美公司和行業專家擔心核聚變領域被中國趕超：他們要贏了

【文/觀察者網 張菁娟】“數十年來，美國在核聚變領域一直處於領先地位。現在，中國有望贏得這場競賽。”美國有線電視新聞網（CNN）9月19日發文渲染中美間的高科技競爭。

文章稱，新的核聚變公司在中國如雨後春筍般湧現，中國在核聚變領域的投入也超過美國，這令美國公司和行業專家愈發擔心，美國在清潔能源方面正在逐漸喪失在該領域的早期領先優勢。

核聚變技術指的是氫同位素氘和氚在極高温條件下發生聚變並釋放能量。在地球上，核聚變的原料儲量極其豐富，幾十年來，這種技術一直被認為有潛力提供大量無排放電力，且不會產生長期放射性核廢料。

近年，多國可控核聚變逐步從實驗堆邁入工程堆階段。不過，迄今為止開發出來的機器所產生的能量僅勉強夠燒開一壺水。

美國能源部聚變能源科學辦公室負責人阿蘭（Jean Paul Allain）告訴CNN，中國政府正大力支持該領域，估計每年在核聚變上投入10億至15億美元。相比之下，拜登政府每年的投入僅為8億美元左右。

“對我來説，比開支更重要的是他們做這件事的速度有多快。”阿蘭説。

文章指出，美國自20世紀50年代初便開始解密核聚變能源研究，但起步較晚的中國近年來加快步伐趕超。《日經新聞》發佈的行業數據顯示，自2015年以來，中國的核聚變專利數量激增，目前已超過其他任何國家。

文章稱，上海初創企業能量奇點能源科技有限公司（下稱“能量奇點”）只是中國飛速發展的一個例子。

成立於2021年的能量奇點僅用3年的時間，就設計、研發和建造了洪荒70裝置，成功實現等離子體放電。這是全球首台全高温超導託卡馬克裝置，也是全球首台由商業公司研發建設的超導託卡馬克裝置，創造了全球超導託卡馬克裝置研發建造的最快紀錄。洪荒70具有自主知識產權，國產化率超過96%，其全部磁體系統均採用高温超導材料加工建造，凸顯了中國核電技術的“長期積累”。

洪荒70成功放電 視頻截圖

託卡馬克裝置是一種高度複雜的環形機器，該裝置採用高温超導（HTS）材料來包裹被加熱至太陽表面温度以上的同位素等離子體，有望成為核聚變發電廠的核心設備。

文章稱，對於一家研究世界上最難物理學難題之一的新興公司來説，能量奇點對未來非常樂觀，這種樂觀源於它的底氣。據聯合創始人楊釗透露，該公司迄今已獲得約1.1億美元（摺合人民幣約為7.8億元）的資金支持。此外，該公司研發的洪荒70裝置還採用了高温超導磁體，為全球首例。

未來，能量奇點將投入研發下一代強磁場高温超導託卡馬克裝置——洪荒170。該裝置以實現氘氚等效能量增益（Q）大於10為目標。該公司的目標是在2027年完成洪荒170裝置建設。屆時，洪荒170將會是全世界尺寸最小、成本最低的能夠實現10倍能量增益的託卡馬克裝置。

美國核聚變工業協會（FIA）首席執行官霍蘭德（Andrew Holland）説，相比之下，美國的託卡馬克裝置已經老化，需要依靠日本、歐洲和英國的機器來推進研究。

霍蘭德表示，中國正在建設一個耗資5.7億美元的聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施園區，預計2025年完工。

“我們沒有類似的園區。美國普林斯頓等離子體物理國家實驗室（PPPL）已經對其託卡馬克進行了10年的升級改造。美國另一個運行中的DIII-D託卡馬克也已經有30年的歷史。”他強調，美國國家實驗室壓根沒有現代化的核聚變設施。

位於安徽合肥的聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施園區效果圖 “廬陽發佈”微信公眾號

文章認為，隨着中國在科研方面的投入，託卡馬克概念也在迅速發展。中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所有“人造太陽”之稱的全超導託卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）實現1056秒的長脈衝高參數等離子體運行，這是目前世界上託卡馬克裝置高温等離子體運行的最長時間。有消息人士透露，測試的温度是7000萬攝氏度。

英國原子能機構的馬斯洛夫（Mikhail Maslov）稱，這是一個“重要的里程碑”。

近年來，中國在核聚變領域捷報頻傳，但也面臨着一些挑戰。中核集團首席科學家劉永在廣西南寧“核能創新·低碳未來”論壇上指出，核聚變堆面臨三大技術挑戰：一是燃燒等離子體問題，二是抗輻照材料問題，三是氚增殖與自持循環問題。他認為，可控核聚變仍然有大量技術難關需要攻克。

劉永表示，在應對三大挑戰上，國內外都在積極地籌劃下一步的發展，有些進展還是比較大的。對於這些挑戰的應對，各個國家政府的態度都是比較理性的，基本上鎖定在2050年達成目標。

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