揭秘可控核聚变：50年内or还在未来？
揭秘可控核聚变：50年内or还在未来？
“当社会需要核聚变技术的时候，核聚变就能实现。”1950年代，苏联的核物理科学家列夫·阿尔茨莫维奇研究出托卡马克装置后曾这么说道。
在70多年后的今天，托卡马克的技术路线已经得到充分验证。同时，借助政府机构过去数十年的研究与新的技术进步，许多创业公司转向建设小型的可控核聚变装置，只需要数亿美元就可以验证技术方向，装置的建设周期也可以缩短到3-5年，由此掀起了一波投资热潮。
而在热情被点燃的另一面，不可忽视的是，可控核聚变的真正实现仍是尚未突破的难题，坊间甚至有玩笑称，实现可控核聚变“永远还有50年”。
“50年”的调侃背后，人类对“终极能源”的探索实际上从未止步。这条道路上究竟面临哪些阻碍？可控核聚变的实现又能否更快一步？
可控核聚变的漫漫征途
“核聚变是一种创世。”活动伊始，中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研究员夏天阳这样形容核聚变的重要性。
他表示，核聚变作为一种能源，不仅在狭义上提供了一种几乎无限的清洁电力解决方案，替代了传统依赖化石燃料的发电方式，而且在广义上，它是宇宙中元素生成和生命存在的根本，通过恒星的核聚变过程，创造了构成我们世界的所有重元素，从而支撑了地球上的生命和整个宇宙的多样性。
中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研究员 夏天阳
谈及核聚变研究的起源，中国科学技术大学核科学技术学院研究员吴征威认为，核聚变研究的最初动机并非能源需求，而是解决科学上的一个重大矛盾：达尔文的进化论需要地球存在数亿年，而开尔文勋爵根据当时的物理学知识计算太阳的寿命仅有几千年。这一矛盾最终通过核聚变理论的发现得到解决，证实了太阳能够持续供能上亿年，从而支持了进化论的观点，也是支持人类最初研究核聚变的动力。
中国科学技术大学核科学技术学院研究员 吴征威
无论是对能源存续还是人类发展来说，核聚变的重要性都不言而喻。那么，在探索核聚变的征途上，究竟存在哪些技术难题？
夏天阳提出，太阳的核聚变是通过其强大的引力实现的自然现象，而人类的核聚变难点在于如何控制。这种控制需要精确管理能量的输出，以适应电网等能源需求的波动，但由于聚变燃料的内在不稳定性，如同将小球置于沙堆顶端，一触即溃，这使得能量的聚集和控制变得极其困难。
中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所副研究员徐玉平也提到，可控核聚变面临的挑战是多方面的，包括必须应对上亿度等离子体带来的极端热负荷、中子辐照引起的材料肿胀和变脆，以及高速等离子体流对材料的侵蚀和复杂的物理化学反应等。
中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所副研究员 徐玉平
但他们对可控核聚变的未来充满信心。徐玉平认为，尽管这些问题构成了多场耦合的复杂难题，但在材料科学方面，中国已经在某些核心部件的研发上达到世界先进水平。
夏天阳则表示，“尽管无法精确预测，但普遍预计在未来50年内，可控核聚变技术将实现重大突破并达到发电阶段。”
看到信心的实际上不止学界，当下，国内外民企也掀起了投资核聚变的热潮。
面对这一风向，吴征威指出，民营资本的参与对核聚变研究领域是一个积极的发展，不仅增加了对该领域的关注度，还促进了创新和多样性的尝试，为前沿技术的商业化落地及实际应用开辟了新路径。
“民营资本的介入可以说突破了核聚变发展的第一层障碍，至少证明这一反应就本身而言，是可以实现收支平衡的。”讨论最后，本场主持人袁岚峰博士表示，“当下核聚变领域可谓是百花齐放、百舸争流，但离实际应用还有相当长的距离，需要行业内部众志成城，各方力量共同探索。”
本场主持人、科普专家 袁岚峰
“人造太阳”离圆梦又近一步
历经数十年的不懈努力，人类在核聚变领域取得了显著进展，如美国的国家点火装置、欧洲的联合环等项目已经实现了聚变能的输出。而在国内，对可控核聚变的研究也不断突破，尤其是“人造太阳”装置技术。
早在2005年，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所建成了世界首台全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。
EAST又称“东方超环”，据了解，其研制过程极其复杂，涵盖超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超大电流等多项尖端技术。在建成后的十余年里，EAST不断改造升级，现拥有核心技术200多项、专利2000余项，上百万个零部件协同工作。
2023年，EAST成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，创造新世界纪录，对探索前沿物理、实现聚变发电具有重要意义。
然而，要想让可控核聚变能源真正具有实用价值，还要跨越从实验装置到实验堆、工程堆、示范堆、商业电站的多个阶段，更需要研制一代代科技含量更高、商用前景更明确的“人造太阳”。
就在今年6月，中国民营企业能量奇点宣布建造出世界上第一台全高温超导托卡马克装置。该装置成功实现等离子体放电。
这个名为“洪荒70”、位于上海的装置与之前的托卡马克装置相比，体积更小、建造成本更低，且采用了用高温超导材料制作的磁体系统，被认为是在开发具有制取清洁能源潜力的核聚变技术方面迈出的重要一步。
从东方超环到洪荒70，“人造太阳”装置技术的不断突破，代表着国家科技实力的系统性提升，也意味着离核聚变能源的圆梦时刻又近一步。
在这一背景下，科大硅谷立足安徽在可控核聚变领域的研究基础与技术积累，通过“逐浪硬科技”系列科普品牌活动，深入推动科技概念、科普知识打破圈层，进一步加深了人们对可控核聚变技术及其远大意义的理解，助力可控核聚变研究探寻更深处。
现场观众聆听讨论
可控核聚变的真正实现究竟还要多少年，很难下一个准确的定论。但在一代代研究者的不懈追求与探索下，第一盏核聚变能源之灯终会被点亮。