工程院專家：核聚變要成功還是需要幾十年

從渴望飛翔到造出飛機，人類走過了至少數千年；從愛因斯坦的預言到引力波被真切探測到，人類走過了整整百年。“當我們在討論‘十三五’規劃綱要草案的時候，潛心研究的中外科學家們正在為一個偉大夢想——‘人造太陽’執着耕耘。據相關資料，這場‘追夢旅程’從上世紀50年代開始已經進行了半個多世紀，真正投入商用、變成每家每户可以用的電，可能至少還需要幾十年。”全國人大代表、中國工程物理研究院研究員許建南14日接受新華社記者專訪時説。

中國“神光”慣性約束核聚變實驗裝置，這一裝置對於研究核聚變的規律和特性有着重要的意義

在地球上造個太陽？當然不是！

“‘人造太陽’指通過可控熱核聚變的方式給人類帶來幾乎無限的清潔能源。”許建南説。

太陽的光和熱，來源於氫的兩個同胞兄弟——同位素氘和氚，在聚變成一個氦原子的過程中釋放出的能量。“人造太陽”就是“模仿”這一過程。

目前，人類核電站有序利用的核能都是核裂變過程——由較重的原子核裂變成較輕的原子核，從中獲得釋放的能量。單位質量釋放的能量輕核聚變比重核裂變要大數倍。

“有專家考證：如果不是最早，起碼較早提出‘人造太陽’解決人類能源問題的是一位蘇聯年輕少尉。這個高中學歷的‘大男孩’在1950年提出這個‘空想’時，蘇聯科學家們沒有笑話他，而是科學審慎分析了它在理論和實踐中的可行性。歷史證明，很多改變世界的偉大科學發現科技進步，源自勇敢的‘空想’、睿智的呵護和執着的追求。”許建南説。

科學家們做了哪些科學探索？

聚變能源，是人類夢寐以求的安全經濟高效持久能源。

全球科學家們研究實現可控熱核聚變的路徑主要有兩種：磁約束聚變和慣性約束聚變。前者，又稱託卡馬克，通過強磁場較長時間約束高温稀薄等離子體使之發生聚變反應。例如，目前全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一的“國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃”。後者則利用多種高能量驅動方式形成高温高壓環境，使氘氚靶丸實現熱核聚變點火和燃燒，從而釋放出巨大的能量。

氘和氚是取之不盡的能源。海洋中大概藴藏了40萬億噸氘，理論上如果全部用於聚變反應，釋放的能量足夠人類使用幾百億年。

聚龍1號實驗裝置放電瞬間

“它難以比擬的優勢是：安全、清潔、高效和資源充足。”許建南説。

中國科學家參與、貢獻幾何？

磁約束聚變和慣性約束聚變兩種技術路徑，中國科學家都有深度參與和不菲貢獻。

美、法等國20世紀80年代發起ITER計劃，中國後來成為參與國之一。中科院合肥物質科學研究院和位於成都的西南物理研究院是主要承擔單位。

中科院合肥物質科學研究院等離子體所承擔的大科學工程“人造太陽”實驗裝置EAST在今年1月底的實驗中，成功實現了電子温度超過5000萬度、持續時間達102秒的超高温長脈衝等離子體放電。這是國際託卡馬克實驗裝置在電子温度達到5000萬度時，持續時間最長的等離子體放電，是重要的階段性研究進展。

“祝賀中科院研究人員取得的突破。中物院也是‘人造太陽’的追夢勁旅。慣性約束聚變研究由我國著名科學家、曾擔任我院副院長的王淦昌先生在上世紀60年代，與國外科學家同期獨立提出。我國氫彈元勳、國家最高科技獎獲得者于敏先生也是慣性約束聚變技術路線的倡導者。”許建南説。

“神光”試驗裝置準備進行試驗

過去幾十年裏，中物院和上海光機所等單位不斷衝擊世界先進，逐步建立了獨立自主的慣性約束聚變研究體系，建成神光I、II和Ⅲ激光驅動裝置，聚龍一號電磁驅動大型科學實驗裝置。許建南説，其中，聚龍一號輸出電流達到800至1000萬安培，電流脈衝上升時間小於千萬分之一秒，瞬間功率超過20萬億瓦，相當於全球平均發電功率的2倍。

2015年在北京舉行的首屆國防科技工業軍民融合發展成果展上，聚龍一號作為“未來理想能源——‘瓶中的太陽’”首度亮相，讓公眾瞭解到軍事應用為牽引研製的大型科學實驗裝置如何在民用領域發揮作用。

“人造太陽”距離商用還有多遠？

中外科學家在聚變裝置科學實驗和工程技術上取得了重要階段性成果。有專家預計，聚變能商業化有可能在約30年後實現。

“人造太陽”，科學家百年“追夢旅程”。期待“人造太陽”早日持續安全地“普照大地”。