3月22日,全国政协委员、中核集团首席科学家段旭如在接受央视新闻频道采访时,系统讲述了我国聚变研究的跨越式发展历程,回顾了我国“人造太阳”从无到有、从追赶到领先的跨越式发展历程,揭秘了“人造太阳”背后的中国力量,并畅谈未来能源发展现状和前景。

一、从“热”到“电”,从“实验”到“商业”的鸿沟
关于“聚变如何发电”的,段旭如解释其核心是将燃料加热到上亿摄氏度,形成“等离子体”并发生聚变反应,释放中子能量进行发电。他同时指出,地球上没有任何材料能直接承受如此高温,必须依赖超强磁场将其约束在有限空间,不与容器直接接触,这是磁约束技术的核心原理。
尽管一升海水的聚变能量理论上可抵300升汽油,且清洁安全,但是必须跨越“能量增益大于1”的临界点,目前国际上也就磁约束实验的最高增益能接近1。段旭如强调“如果要实现商用发电,要求还要更高,增益值超过30。”
关于商业化的时间表,段旭如给出了清晰的路线图:工程实验堆预计在2035年前后建成,示范堆在2045年前后建成。他说,这是一项需要几代人接力的宏伟事业,“我们老一辈干了一辈子,我们这一代马上也要退休,也干了一辈子。下一代年轻人,现在三十几岁的,能看到聚变发电,这是我们的希望。”
二、从“被拒之门外”到“啃下最硬的骨头”
上世纪50年代,核聚变被列入国家科技规划,几乎与国际上核聚变研究同步。1984年,我国自主设计建造的首座磁约。数核聚变实验装置中国环流器一号建成运行,为我国核聚变研究奠定了基础。1985年,美苏提出ITER及国际热核聚变实验堆计划,倡议通过国际合作开展核聚变的研究。如今,ITER已成为全球规模最大、最具影响力的国际核聚变合作项目。
然而,当1985年美苏倡议发起ITER国际大科学工程时,初期的中国却因研究水平存在十年以上的明显差距,被“拒之门外”。
“我们曾主动希望加入,但初期因为研究水平的差距被拒绝。”段旭如回忆道。转机出现在2000年前后,我国核聚变研究取得显著进展,加之国际形势变化,中国终于在2003年被邀请以完全平等伙伴的身份,参与ITER计划的规则制定与方案协商。“国家已经认识到,聚变是未来能源的根本出路,不参与国际合作,差距会越拉越大。”段旭如说。2006年11月,中国正式签署ITER组织协定,成为承担约10%预算、享有相应权益的核心成员。
加入不易,担当更显魄力。面对ITER项目中诸多艰巨的工程任务,中国团队主动选择了难度最大的挑战之一——直接面对上亿度高温等离子体的“第一壁”部件研发。其工作时承受的热负荷高达每平方米5兆瓦,技术难度极高,且无任何经验可循。
“当时协调复杂、经费有限,甚至有的合作企业是‘亏本’也要攻关。”段旭如说,驱动大家的是坚定的信念:“通过做这项技术能使自身的能力和水平得到根本性提升。”自2004年启动研发,以核工业西南物理研究院为总体单位,段旭如负责总体协调,团队开始了艰苦卓绝的技术攻关。
付出终获丰硕回报。中国团队不仅圆满完成任务,其交付进度和质量在各方中均表现优异。2022年11月,我国完成ITER增强热负荷第一壁全尺寸原型件的全部认证,提前进入批量生产与交付阶段。这标志着我国在该核心技术上实现了从“跟跑”、“并跑”到“部分领跑”的历史性跨越,不仅为ITER装置提供了至关重要的核心支撑,也为中国未来自主建造聚变工程实验堆奠定了坚实技术基础。
三、从“国际贡献”到“自主突破”:中国聚变开启新阶段
段旭如指出,参与ITER项目的同时,我国自身的聚变研究装备也在同步升级。从中国环流器一号到二号,再到中国环流器三号(HL-3),我国自主建造的实验装置能力不断提升。
他特别提到,2025年,中国环流三号实现了“双亿度”运行,标志着我国挺进燃烧等离子体实验这一关键阶段。目前,HL-3正进行升级改造,计划于2027年在国内率先开展聚变燃烧实验,这将是“从科学探索迈向工程验证的关键跨越”。对此,段旭如充满信心:“至少中国环流三号在创造条件,前期的有些相关关键技术问题已经基本上解决了,有些正在解决。”
四、步入“第一方阵”的中国力量
谈及中国核聚变研究的整体国际地位,段旭如判断,中国已与欧美同处世界聚变研究“第一方阵”。段旭如举例,“我们为ITER研发的“第一壁”等核心部件,这些技术以前世界上谁也没做过。我们能把它做出来,并且通过测试验证,那在这个领域,我们就是国际上做得最好的。”
这种工程上的领先,直接转化成了我们在国际规则制定中的话语权。段旭如补充,“我们主导的一项技术,成功推动建立了国际聚变领域的一项国际标准。标准是我们提出来的,这意味着相关技术未来的发展路径和需求,我们拥有更大的主导权。”
回顾这段征程,中国核聚变事业走过的是一条将自力更生的志气、开放合作的胸怀与接续奋斗的执着熔铸一体的道路。它生动诠释了如何通过深度参与全球最前沿的科学工程,在贡献中学习,在挑战中超越,最终实现从“受助者”到“贡献者”乃至“领跑者”的角色蜕变。如今,随着年轻一代科学家接过火炬,在“新质生产力”的浪潮中,源自“人造太阳”的清洁能源之光已愈发清晰,它不仅照亮着中国能源自主的未来,也正为人类共同应对能源挑战、探索永续发展贡献着不可替代的中国智慧与中国方案。这场跨越数代人的梦想接力,正在将终极能源的宏伟蓝图,加速绘就于现实的苍穹。
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