當太陽核心的溫度攀升至1500萬攝氏度，氫原子核在引力作用下克服庫侖斥力，以每秒消耗6億噸氫燃料的速度燃燒，即可釋放出可以照亮整個太陽系的能量——這就是核聚變。地球上，科學家們致力于將這種稀缺變?yōu)槿粘！?
那么，核聚變真的安全嗎？托卡馬克裝置是一種怎樣的“神兵利器”？這一探索清潔能源“終極方案”的大科學裝置，當前的建設和使用情況如何？地方政府為核聚變產(chǎn)業(yè)砸下百億資金，背后邏輯何在？
7月1日，“活力中國調研行”記者團繼續(xù)在安徽省合肥市調研，當日聚焦的正是承載著人類對“海水變石油”等終極能源無限憧憬的聚變領域。
來到聚變創(chuàng)新展覽館，記者看到全超導托卡馬克實驗裝置EAST模型占據(jù)C位。模型剖面，內部超導磁體等“心臟”部件清晰可見。在變幻的光線下，等離子體如同爆裂中的火球，卻在磁約束的“囚禁”中保持穩(wěn)定懸浮，不斷釋放巨大能量。
中國科學院合肥物質院等離子體物理研究所團委書記葉華龍介紹，今年初，位于合肥科學島上的全超導托卡馬克裝置EAST獲得重大成果，成功實現(xiàn)1億攝氏度1066秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行，刷新世界(7.350, 0.01, 0.14%)紀錄。
聚變研究在基礎科學上取得突破后，迅速轉向工程實踐。繼EAST實現(xiàn)“億度千秒”后，緊湊型聚變能實驗裝置BEST出場了。
據(jù)了解，5月1日，合肥BEST項目工程總裝工作比原計劃提前兩個月，在聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施園區(qū)正式啟動。
令人期待的是，BEST裝置預計2027年建成，有望在2030年通過核聚變點亮第一盞燈，2050年前實現(xiàn)聚變能商業(yè)化發(fā)電。
離BEST園區(qū)不遠的是聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施（CRAFT）——“夸父”項目。CRAFT是合肥獲批綜合性國家科學中心后首個落戶的國家“十三五”重大科技基礎設施項目，該設施目標是建成國際核聚變領域參數(shù)最高、功能最完備的綜合性研究及測試平臺。
在1/8真空室總體安裝與測試平臺車間，記者看到，一個外形似“橘子瓣”的金屬結構頂天立地。可以想象，數(shù)個相同部件環(huán)狀組裝搭建成的裝置，將是一個怎樣的“鋼鐵巨獸”。
EAST、BEST、CRAFT三大項目，是我國聚變能應用的一場接力賽。合肥，已經(jīng)成為全球核聚變領域大科學裝置最為集中的城市。
合肥市發(fā)展改革委綜合性國家科學中心工作處處長李辰介紹，目前，合肥形成了覆蓋科學研究、工程集成、未來商業(yè)發(fā)電原型裝置的大科學裝置集群，并依托中國科學院、中國科學技術大學等科研機構和高校的科研基礎，匯聚了世界一流的人才。
安徽積極打造“量子信息、聚變能源、深空探測”三大科創(chuàng)引領高地。合肥提出打造“6+5+X”產(chǎn)業(yè)集群，培育壯大未來產(chǎn)業(yè)，擴大聚變能源等產(chǎn)業(yè)的先發(fā)優(yōu)勢。由安徽省政府統(tǒng)籌組建的聚變新能，注冊資本50億元，2024年6月通過增資擴股增至145億元，打造了科研院所與經(jīng)營主體協(xié)同的創(chuàng)新聯(lián)合體。
在產(chǎn)業(yè)鏈方面，截至目前，合肥已匯集聚變能源產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)近60戶，涵蓋上游超導線材等生產(chǎn)（夸父超導、上超材料等）、中游主機設備制造、工程建設（曦合超導、聚能電物理等）、下游設計運營商（聚變新能公司）全產(chǎn)業(yè)鏈。依托2023年在合肥成立的聚變產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會，已匯集會員企業(yè)200余家，覆蓋超導材料、磁體系統(tǒng)、真空設備等10大產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)。
記者了解到，“邊研發(fā)邊轉化”成果轉化機制——這一被形象稱為“沿途下蛋”的特色模式，正助力合肥在深空探測、聚變能源等前沿科技領域形成顯著的先發(fā)競爭優(yōu)勢。合肥依托EAST、BEST、CRAFT等大科學裝置集群，加速聚變科研成果產(chǎn)業(yè)化進程，開辟新領域新賽道。通過技術衍生拓展，推動聚變核心技術跨界賦能醫(yī)療、航天、環(huán)保等領域，彰顯“大國重器”支撐民生的創(chuàng)新路徑。如中科太赫茲基于EAST高精度太赫茲偏振干涉儀診斷技術研發(fā)安檢設備，已應用于合肥地鐵；中科離子依據(jù)超導磁體、射頻、離子源等技術，研發(fā)出超導質子治療系統(tǒng)，可精確高效治療人體腫瘤，目前該系統(tǒng)已完成調試，將盡快啟動臨床應用。
2023年，安徽出臺《以創(chuàng)新模式加速推進聚變能商業(yè)應用戰(zhàn)略行動計劃（2022—2035年）》，確立核聚變開發(fā)應用實驗堆、工程堆和商業(yè)堆“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略：2022年至2030年，依托緊湊型聚變能實驗裝置（BEST）完成聚變發(fā)電演示驗證；2030年，建設中國聚變工程示范堆（CFEDR）；2040年前后，以商業(yè)化公司作為實施主體，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，開展更高聚變功率的商業(yè)堆建設。記者了解到，聚變新能也正依據(jù)“三步走”的路徑圖，從BEST到CFE-DR一直到商業(yè)堆，從科研到工程，再到以規(guī)?；瘧脼橹鞯纳虡I(yè)聚變，穩(wěn)步推進核聚變技術的工程化驗證與產(chǎn)業(yè)鏈布局。
無污染、零排放，這是核聚變之所以被稱之為“終極能源”的重要原因。聚變新能CFEDR項目部總體設計工程師紀富豪告訴本報記者，相比于核裂變，核聚變需要極高的溫度和極強的磁場約束下才能發(fā)生，如果條件不滿足，反應就會立刻停止，不會“失控”。同時核聚變的“垃圾”少且好處理，核聚變反應產(chǎn)生的放射性廢物較少，放射性持續(xù)時間短，不會對環(huán)境造成長期污染。更重要的是，核聚變燃料主要是海水中的氘，可以說是“取之不盡”。每升海水中含0.03克氘，通過聚變釋放的能量相當于300升汽油。聚變新能董事長嚴建文也表示，一旦技術成熟，度電成本將接近為零。
這樣一種可以顛覆能源體系的技術，需要再等50年嗎？此次“活力中國調研行”，記者直觀感受到“安徽速度”。從全超導托卡馬克裝置EAST刷新“億度千秒”世界紀錄，到緊湊型聚變實驗裝置BEST啟動總裝并瞄準2027年發(fā)電演示，科幻般的能源愿景加速推向現(xiàn)實。
清潔能源的到來不再遙遠，很重要的原因正在于科研積累與產(chǎn)業(yè)協(xié)同：在科研端，EAST、BEST、CRAFT等大國重器建設正酣，形成全球最密集的核聚變工程集群；在產(chǎn)業(yè)端，上下游企業(yè)高度集聚，打通技術轉化通道。當科研人員突破等離子體約束、材料耐受性等工程難題，當資本市場與鏈上企業(yè)同步發(fā)力，“人造太陽”走出等待的迷霧也指日可待。
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