可控核聚變,是指在地球上通過科學裝置模倣太陽發光發熱的原理産生巨大能量。“十五五”規劃建議提出,前瞻佈局未來産業,推動氫能和核聚變能等成為新的經濟增長點,這標誌著可控核聚變能被明確納入國家未來産業體系。
“十五五”時期將是中國聚變能源發展的關鍵階段,在這場“追光逐日”的征程中,如何按下加速鍵?在安徽合肥,三個核聚變領域的大科學裝置正在形成集群力量。
走進緊湊型聚變能實驗裝置BEST園區,工地上機器轟鳴,現場一片忙碌的建設場景。目前,這項關乎人類未來能源的宏大工程,已經進入工程總裝階段,正在將真空室、磁體重力支撐等在內的聚變堆“心臟”部件精確安裝到主機基坑內。
中國科學院合肥物質科學研究院副院長 宋雲濤:緊湊型就是既要用到高溫超導磁體,又要用到低溫超導磁體,把高溫和低溫超導磁體技術都用到這個裝置上。同時我們要用很多先進診斷,不要讓這個裝置做得太龐大。甚至我們把AI技術都用到等離子控制上,實際上整個裝置做得更加集成,是為了聚變能解決面向未來聚變的應用的一系列科學和技術問題。
緊湊型聚變能實驗裝置BEST,是在地球上模倣太陽發光發熱的原理産生能量,也就是核聚變反應,並讓這種反應持續穩定運行。按計劃,BEST裝置力爭2027年底基本建成,之後開展燃燒等離子體物理實驗,在2030年左右點亮第一盞燈,為聚變能商用發電奠定關鍵技術基礎。
核聚變第一盞燈
為何有望在科學島點亮?
總臺央視記者 帥俊全:這裡就是中國人造太陽EAST的裝置大廳的內部,因為現在正在進行升級改造,所以我們現在也是一次非常難得的機會能夠進入這裡。從2006年這個裝置建成運行以來,到現在已經近20年的時間,可以説它是完全完成了它設計時的科學目標,但是科研人員告訴我們,這樣的一個年紀相當於人的40歲這樣的一個中青年,所以可以看到它還在不斷地進行升級改造,挑戰自我,向新的科學目標發起衝擊。
中國科學院合肥物質科學研究院等離子體所副研究員 王騰:我們希望EAST能更好地支撐未來的聚變工程堆的一些預研性的工作,我們在本輪升級當中,通過內部部件和上偏濾器的更換,來驗證未來緊湊型聚變能實驗裝置BEST的一個偏濾器的性能研究。同時我們通過內部部件的改造,擴大了等離子體的體積,使其能夠拓展EAST等離子體的運行區間,比如説更大的電流,更高的儲能和更高的參數。
“十四五”時期,人造太陽EAST裝置先後實現穩態高約束模式等離子體運行101秒、403秒等世界紀錄。2025年1月,EAST再度創造“億度千秒”世界紀錄,在實驗裝置上首次模擬出未來聚變堆運行所需的環境。
相對於國外核聚變研究,中國起步相對較晚,而且選擇了全超導托卡馬克這樣一條全新的技術路線。面對國外的技術封鎖和國內的技術空白,幾代科學家開始了漫長的技術攻關,聯合國內優勢力量解決了多個“卡脖子”難題,終於建成了世界首個全超導托卡馬克核聚變實驗裝置——東方超環EAST。
宋雲濤介紹,黨的二十屆四中全會提出的完善新型舉國體制優勢,正是聚變核心技術攻關取得決定性突破的關鍵所在,更是中國聚變要實現商用發電的硬核底氣。
中國科學院合肥物質科學研究院等離子體所研究員 陳肇璽:19個子系統在性能參數上都是國際先進或者國際領先的,有一些是非常突出的,比如我們建設了國際上最大的超導磁體冷測試平臺,力爭在“十五五”期間把整個平臺建設完成,發揮應有的作用。
佈局聚變産業
形成新的經濟增長點
在安徽合肥未來大科學城,集聚著中國核聚變研究的三大裝置:全超導托卡馬克裝置(EAST)、緊湊型聚變能實驗裝置(BEST)、聚變堆主機關鍵系統(CRAFT)。三大裝置梯次佈局、協同攻關,構建起從基礎研究到工程化驗證的完整鏈條,為核聚變技術的産業化築牢根基。
中國科學院合肥物質科學研究院等離子體所工程師 蔡其敏:在研發的過程中,我們與國內上下游的産業,已經形成了一個完整的産業鏈。目前這些超導技術已經應用到醫學領域、交通領域、環保領域等等這些領域都起到一個很好的作用,所以目前我們也在把這些大科學工程技術,結合社會民生使用,大量成果轉化,我們稱之為“沿途下蛋”。
依託大科學裝置建設,合肥正全力打造聚變商業的超強應用場景,集聚了從上游材料到中游關鍵裝備製造,再到下游電站設計和運行的核聚變能全産業鏈。截至目前,核聚變産業鏈的相關企業已經超過200家。
安徽省合肥市發展改革委合肥綜合性國家科學中心工作處處長 李辰:我們未來將全方位打造核聚變的重大科技基礎設施集群。在推動聚變商業發電的同時,我們還要加快整個核聚變能的衍生技術的轉化應用,加快佈局一批培育一批重點企業,打造自主安全可控的這樣一個核聚變能産業鏈,相信在整個的“十五五”期間會形成一個新的經濟增長點。
(總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉 趙迎晨 王利 安徽臺)