海水有望点亮万家灯火

本报记者 李俊杰 康 朴

全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)模型。 本报记者 康 朴摄

从海水中提取原料，竟能点亮万家灯火——是不是有些天方夜谭？但对科学家来说，这并不是遥不可及的梦想，而是可控核聚变技术为人类描绘的美好未来。

日前，记者来到安徽合肥，走进未来大科学城，被科研人员探求人类“终极能源”的尝试深深震撼。

“太阳之所以发光放热，是由于其内部不断进行的核聚变反应。”在聚变创新展览馆，中国科学院合肥物质院等离子体物理研究所团委书记叶华龙介绍，他们研究的可控核聚变技术就是借鉴太阳发光发热的原理，让氢的同位素氘和氚结合，从而持续稳定释放出巨大能量。

氘和氚，就来自海水——氘可以从海水中直接提取，氚则可以通过氘和锂反应产生。

那么，一升海水能有多大能量？叶华龙说，从一升海水里面提取原料发生核聚变所释放的能量，可与300升汽油相当。

核聚变能的好处还有很多。过去几十年发生的核灾难让不少人谈核色变。“核聚变却不同，一旦条件失效，反应会瞬间停止，就像关掉水龙头一样安全，不存在核泄漏、核辐射风险。”叶华龙介绍。

原料丰富、清洁低碳、安全高效，大众口中所称的“人造太阳”，也被科学家视作人类“终极能源”。

在中国，这项“逐日”工作，已经持续了半个多世纪。近几年，科研人员进行的这场聚变发电接力赛不断传来好消息：全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)长脉冲高约束模式运行时间不断延长，先后实现60秒、100秒、403秒等重大突破；今年1月，EAST首次实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，刷新世界纪录。

“它的一次次突破意味着人类首次在实验装置上模拟出未来聚变堆高效稳态运行必备的环境，验证了核聚变发电的可行性。”科研人员介绍。

今年5月，紧凑型聚变能实验装置(BEST)启动总装。相较于EAST装置，BEST采用全超导托卡马克技术路线，体积缩小但聚变功率密度提升。更关键的是，BEST项目侧重于能量输出的实现。当输出能量超过输入能量，后续商业化才有可能，这也是BEST项目的核心攻坚方向。

聚变新能(安徽)有限公司是BEST装置建设的实施主体单位。在该公司董事长严建文看来，核聚变产业相当庞大，对上游产业来说，BEST装置本身就是一个巨大的商业应用场景，比如，仅聚焦装置就可能包含数百万个零部件。

如果把BEST装置商业化比作攀登高峰，那么扶持、培育相关产业就是“沿途下蛋”。依托核聚变衍生技术中的高精度太赫兹偏振干涉仪诊断技术研发出安检设备，已应用于合肥地铁；依托超导磁体、射频、离子源等衍生技术，研发出超导质子治疗系统用于医疗产业……

“在合肥及周边，孵化核聚变相关企业30余家，大多是中小型科创企业，部分企业互为上下游，其中部分企业已经上市。”严建文说，“在这一未来产业的关键领域，我们早早布局国产化能力，不存在‘卡脖子’风险。”

合肥未来大科学城内，同步在建的还有聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)——也就是“夸父”项目，预计将于今年底全面建成。

建成后，“夸父”项目将是国际聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究及测试平台，将为聚变实验堆和工程堆核心部件的研发及建设保驾护航。

“从EAST点火，到BEST演示发电，再到CRAFT造部件，我们正稳步迈向核聚变能商用发电。”严建文给出了时间表：BEST装置预计2027年建成，2030年通过核聚变点亮第一盏灯，首次演示聚变能发电，2035年建成聚变工程示范堆，力争在2050年前实现聚变能商业化发电……