中国可控核聚变研究获重大突破，全球产业化进程提速

中国可控核聚变研究获重大突破，全球产业化进程提速

中国工程院院士彭先觉近日在接受采访时表示，核能尤其是可控核聚变，因其清洁、高效和可持续的特点，将成为未来能源的主力军。这一观点不仅反映了核能在能源转型中的重要地位，也凸显了可控核聚变作为终极能源解决方案的巨大潜力。

核聚变是轻质量元素的原子核结合成更重的核时放出的能量。与核裂变相比，核聚变具有显著的优势：能量产出是核裂变的四倍，燃料（氘和氚）在地球上的储量丰富，几乎可以持续数百万年。更重要的是，核聚变过程不会产生高放射性、长衰变期的核废物，也不会向大气中排放二氧化碳等温室气体，是未来低碳电力的重要来源。

近年来，全球可控核聚变产业呈现出蓬勃发展的态势。据美国聚变产业协会2023年7月发布的《2023年全球聚变产业》报告显示，全球聚变公司数量从2022年的33家增长到43家，累计融资超过62亿美元，较2022年增加了约27%。英国、美国、日本和德国等国家都推出了支持聚变能发展的新举措和项目。

在中国，可控核聚变研究更是取得了显著进展。中国科学院等离子体物理研究所自主设计建造的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现了1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，创造了新的世界纪录。此外，中国聚变工程试验堆（CFETR）项目正在稳步推进，目标是为未来商业堆的建造提供直接的技术和经验支持。

尽管前景广阔，但可控核聚变的商业化应用仍面临重大挑战。彭先觉院士指出，聚变堆的材料必须能够承受长期的高能中子辐照，而目前的材料还无法满足这一要求。此外，如何有效控制聚变反应、实现能量的稳定输出，也是亟待解决的问题。

面对这些挑战，科研人员正在积极探索创新解决方案。例如，上海能量奇点公司采用高温超导技术路线，成功研制出全球首台全高温超导托卡马克装置“洪荒70”。这种技术路线相比传统的低温超导路线，具有体积更小、成本更低的优势。能量奇点的目标是在2027年实现世界上最小的Q≥10（聚变能量增益因子大于等于10）的托卡马克装置。

彭先觉院士认为，混合堆技术是聚变研究的一个必然方向。这种技术能够显著降低聚变功率，减少中子辐照强度，同时利用裂变来补偿聚变的不足。他特别介绍了自己团队研究的“Z-箍缩混合堆”项目，该技术路线具有以下优势：

• 可以以天然铀、反应堆乏燃料为核燃料，在聚变中子源驱动下获得十倍以上的能量增益
• 核燃料循环的后处理简单、经济
• 可实现放能和嬗变自身产生的锕系元素的双重目标
• 换料时间可延长至五年或更长

尽管目前可控核聚变仍处于研究阶段，但其商业化前景令人期待。根据美国国家科学院2021年发布的聚变能源路线图，聚变发电入网有望在2035-2040年实现。彭先觉院士表示，随着技术的不断进步和国际合作的加深，可控核聚变有望彻底改变人类的能源格局。

可控核聚变作为未来能源的重要方向，不仅能够提供几乎无限的清洁能源，还有助于应对全球气候变化和能源安全挑战。中国在这一领域的持续投入和突破，不仅展现了科技创新实力，也为全球能源转型贡献了重要力量。