2050年實現核聚變商業發電，中國走到了哪一步？相關專家介紹中國聚變能技術研發情況

【環球時報-環球網報道 記者 樊巍】“核聚變想要實現商業化發電需要經歷六個階段，目前我們正處於第三個階段。”在10月14日於成都舉行的2025世界聚變能源集團第2次部長級會議暨國際原子能機構第30屆聚變能大會開幕式上，中核集團核工業西南物理研究院院長助理、聚變科學所所長鍾武律在接受《環球時報》記者採訪時介紹稱，實現核聚變能最終的商業化運用，需要經歷原理探索、規模實驗、燃燒實驗、實驗堆、示範堆、商用堆六個階段，目前中國已走到了燃燒實驗階段。“目前我們燃燒等離子體的參數條件已經具備了。”

在本次兩大核聚變能國際會議，中國何時可以實現核聚變商業化發電是各國媒體關注的焦點。在會場展出的新一代人造太陽“中國環流三號”的模型前，核工業西南物理研究院的專家以開放的姿態向各國來賓介紹中國聚變能技術研發的進展。

“根據我國的核聚變發展路線規劃，將在2050年前後建成實現可以商用的核聚變發電，這個時間也和其他國家預計時間相近，但我們正在努力讓這一天能夠儘量早點到來。”中核集團科技帶頭人、電子迴旋項目負責人黃梅向《環球時報》記者介紹稱，中核集團目前正在按照“實驗堆—示範堆—商業堆”的客觀規律和思路開展聚變堆的研發。預計在2027年左右開展燃燒等離子體實驗，在相關技術成熟之後，下一步就開始先導堆的建設，在這一階段演示聚變能輸出之後，再一步步開始商業堆的建設。

儘管聚變前景誘人，但要在地球上點燃並控制一顆“人造太陽”絕非易事。據《環球時報》記者瞭解，首要難題是創造出聚變所需的嚴苛環境。理論上，氘氚等離子體需加熱至超1億℃，約為太陽核心温度的6-7倍，才能克服原子核間的庫倫排斥力，使其發生持續聚變。此温度下物質完全電離為第四態等離子體，任何實體容器均會汽化，必須採用非接觸式約束技術，這正是聚變裝置設計的最大挑戰：一方面要把燃料加熱到遠超太陽的温度，另一方面又必須設法將難以馴服的高温等離子體束縛住，使其源源不斷地產生聚變反應。目前，為約束住高温高壓的等離子體，主要發展了磁約束和慣性約束兩種途徑，其中磁約束途徑又以託卡馬克類型裝置為代表，取得了最接近堆芯所需的等離子體參數。世界上幾個大型託卡馬克實驗裝置已能短暫實現聚變反應所需的嚴苛條件，但如何進一步提高聚變功率增益、改善等離子體的約束性能和穩定性，維持長時間燃燒並獲得淨能量輸出，仍是巨大的科學和工程考驗。

此外，材料和工程技術方面的挑戰同樣艱鉅。找到耐超高温和強中子輻射的結構材料，研製出性能卓越穩定運行的超導磁體和低温系統。開發即時監測等離子體狀態並實施等離子體放電瞬態事件快速反饋控制的診斷與控制系統，這些都需要跨學科的協同創新。目前，國際上採用特種低活化鋼和鎢等抗中子輻照材料作為結構材料，但仍需提高抗輻射脆化能力；超導磁體採用價值昂貴的鈮錫、鈮鈦合金或高温超導帶材，在製造和裝配上也面臨巨大工程挑戰；燃料循環方面，如何用聚變中子增殖氚並從增殖包層和含氚部件中高效地提取、回收和淨化氚、如何安全儲存，都需要重點攻克。

“坦白而言，核聚變發展到目前這個階段，依然還有許多技術沒有完全突破，例如輻照對材料的影響，燃燒等離子體物理、氚自持等。”黃梅稱。

但她同時表示中國核工業人正在一步步開展相關技術驗證，“我們正在升級新一代人造太陽中國環流三號裝置並將在其上開展燃燒等離子體相關實驗研究，在原創技術策源地—中國核聚變技術研發基地，開展堆芯材料、加熱、診斷、控制、氚循環等技術的研發，這些都需要我們進一步突破。”黃梅堅信，作為聚變國家隊，核西物院將通過各種平台快速實現技術突破，加快核聚變能研發進度，最終在2050年左右實現核聚變商業發電。

“我最想看到的核聚變能的應用場景就是，用核聚變能產生的第一度電去點亮一盞燈，那應該是我最激動的時刻。”黃梅稱。