合肥西边有一座岛,岛上立着一台大机器,高约11米,直径约8米,四层楼那么高!
2025年1月20日,这台叫东方超环(EAST)的机器,有个更好懂的名字叫人造太阳,它把一亿摄氏度的火球拢在里面,拢了1066秒。
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1066秒就是十七分四十六秒,烧开一壶水的工夫,但在核聚变这一行里,是一步大台阶。
太阳中心也就一千五百万摄氏度上下,这个火球比那儿还热好几倍。
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差不多同一个时段,欧洲那台跑了四十年的老机器停了。
英国的欧洲联合环(JET)装置装在卡拉姆的厂区里,1983年6月25日第一次放电。在它建成的那个年代,这是世界上个头最大的托卡马克。往后四十年,欧洲聚变研究的大半数据,都从这台机器上出来。
2023年12月18日,它做完第105842次脉冲,最后一次实验到此为止,当年年底结束科学运行,进入退役。
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JET停下来的理由是公开的:装置到年限了,设备也老旧了,往后那片厂区就拆了。
装置可以退役,做这行的人并没有跟着退。还在坚持的西方科学家同样是在为人类拼命,只是胳膊拧不过选票和资本。
欧洲的科研经费要过表决,能源公司要看回报年限,一个几十年后才可能发出一度电的东西,在这两套标准里都排不上号。
多国一起建的国际热核聚变实验堆(ITER),由七方共同出资,中国也在其中。钱怎么摊、工期怎么排,每调一次就要重谈一遍。预算往上调过不止一次,投产时间往后推过不止一回。
机器停转,根源不在实验台上,在那个每隔几年就要重新举手一遍的预算表决里。
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中国的核聚变研究,起步不算晚。1965年起,一批人就集中在四川乐山一带干这件事,往后是一代人接一代人。
东方超环是2006年建成运行的,它是世界上第一台全超导托卡马克。所谓全超导,就是那套把火球拢住的磁场,可以长时间不断电地维持。
这台机器里冷热两头挤在一起:外层的超导磁体泡在零下二百多摄氏度的液氦里,里头是一亿度的火球,中间只隔着一层壁。两头一起按住,还要按住十七分钟。
高约束模运行时间这根线,走得清清楚楚:2012年还只有30秒,2023年到了403秒,2025年1月这回,1066秒。从30秒到1066秒,中间隔了十三年,一次一次放电、一次一次改部件、一次一次从头再来。
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成都那边的环流三号,2025年3月实现了离子和电子温度双双过亿,离子约1.2亿摄氏度,电子约1.6亿摄氏度。
东方超环由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所运行,环流三号归核工业西南物理研究院管。两套班子,两座城市,推的是同一个方向。
1965年那批人起步时的条件,跟今天完全没法比,可摊子就是那么搭起来的,人也一茬一茬带出来了。中国这条线能连着走六十年,最要紧的原因是一茬人接一茬人,中间没断过。
2025年9月12日,十四届全国人大常委会第十七次会议通过了《中华人民共和国原子能法》,2026年1月15日起施行。这是中国在原子能领域的第一部法律。
一部法把这件事定下来,核聚变就从科研项目变成了国家日程。科研项目可以因为经费紧缓一缓,写进法里的方向不能说停就停。
合肥科学岛上,东方超环在跑,聚变堆主机关键系统(CRAFT)在建,紧凑型聚变能实验装置(BEST)也在推进。BEST走的是紧凑路线,装置做小,造价和占地都能压下来。成都有环流三号,江西有星火一号。
托卡马克只是其中一条路,别的路线也有人同时在跑。几条技术路线并排走,等于多留了几条后路。
很多人会问一句:花这么大力气搞一个几十年后才见回报的东西,值不值?
我国是世界上用电最多的国家,工厂要电,城市要电,往后电动车、数据中心还要电。电从哪来,是一道躲不开的题。
聚变烧的是氢的同位素,氘和氘、氘和氚都能对上,氘从海水里提,氚要靠堆里的锂自己造出来。
一升海水里那点氘,聚变释放出来的能量,大约相当于300升汽油。普通家用轿车的油箱五十升上下,300升就是满满六箱油。
而我国石油对外依存度在七成上下,进口的油大部分要从马六甲海峡过。一艘油轮从波斯湾出来,要走几千海里才到得了中国港口,中间那条最窄的水道,开关握在别人手里。
海里的氘有多少?量大到不必去算它能撑多少年,只要记住一件事:它不会像油一样,被人卡在某一条海峡上。
一边是别人可以掐住的通道,一边是自家海边就有的燃料。
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可能源这件事上,没有一条路是完全保险的:烧油要看别人的脸色,烧煤要算环境的账,剩下能自己说了算的路,本来就不多。
聚变完之后剩下的是氦,不排二氧化碳,也留不下要存上万年的废料。
敢在核聚变上下重注,图的不只是技术名次,更图以后不用看别人的脸色用电。
核聚变这一行有个老笑话,说它离实用永远还有50年。
做这一行的一些业内人士判断,核聚变已经从那个永远的50年,变成了可以排进计划的15年。这是他们的判断,不等于哪一年一定并网发电,谁也不该替它打包票。
这15年是怎么算出来的,值得追问一句。它排的是工程验证这一段:先把能连续运行、能自己维持的堆搞出来,再谈往电网上送。离并网发电还差着不止一步。
要过的关还多着:材料能不能扛住中子的长期轰击,燃料能不能自己循环起来,发出来的电能不能盖住维持它花掉的电。
欧美那边在算这一届政府的钱,中国这边在算下一代人用的电。
百年工程最怕中途换人、中途改主意。把这件事交给时间和法条,比交给一次选举稳当。
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回到合肥岛上那台机器,它高11米,直径8米,站在那儿不声不响。
2025年1月20日那1066秒,是从1965年起,几代中国聚变人一步一步挪出来的。
一百年的事,一代人走不完,前面的人先把路修出去,后面的人接着走下去,这事才成。
全世界都在谈核聚变,真肯为它留出下一个五十年的,眼下没几个,中国算其中一个。这条路已经修了六十年,还没有要拐弯的意思。
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