“人造太阳”取得阶段性进步！ 世界能源问题将靠可控核聚变解决？

当人们在为煤电清洁化利用、油价暴跌和可再生能源发展问题大伤脑筋的时候，一种被认为是“人类终极能源”的可控核聚变的实验已经悄悄取得阶段性进步。国际能源网记者获悉，近日，在法国南部卡达拉舍，国际热核聚变实验堆（ITER）重达1250吨的杜瓦底座平稳落位于托卡马克装置基坑内临时支撑上，杜瓦底座吊装工作圆满完成，拉开了国际热核聚变实验堆（ITER）主设备安装的序幕。

这是中核集团牵头的中法联合体在疫情严峻时期“逆行”于法国，“核”力取得的重要阶段性成果，其起吊重量和安装精度都打破了中国核能行业大件设备吊装的记录。

7块钱材料能发800万度电

很多人并不了解什么是可控核聚变，也不清楚它存在的意义与现阶段的核电站建设有何不同。之所以全世界各国集中最优势的核专家在研究国际热核聚变实验堆，是因为它与现在的核电站的反应是截然不同，以海水为原料，也不会产生核乏料等特殊性更适合大规模利用。

可控核聚变主要是指氘或氚，在超高温高压下让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合的结果，大量电子和中子的释放能量，整个过程中是可以被人工控制的。因为这种核聚变和太阳内部反应原理一致，因此人们对于可控核聚变的研究一个常用的名字就是“人造太阳计划”。

ITER七大成员国

2005年，世界各国的经商讨正式确定了关于可控核聚变试验的国际合作项目ITER，ITER计划是目前全球规模最大、响最深远的重大国际科学工程之一，ITER计划的实施结果将影响人类能否大规模地使用聚变能，从而在根本上解决全世界的能源问题。

作为终极能源，可控核聚变的材料通常可以靠用电离水得到，电离1克水只需要7块钱，却能在核聚变反应中释放800万度电，以2019年全国平均居民用电0.513元/度计算，这些电的市场价值超过400万元。

1亿度的难题

虽然人们对可控核聚变的设想非常美好，但在实现的过程中却屡受挫败，国际能源网记者查询发现，较早提出可控核聚变设想的是20世纪50年代一位只有高中学历的前苏联的年轻少尉。科学家们觉得这种空想是有可能被实现的。当时有科学家预测，预计到20世纪末将实现可控核聚变发电。但最近又有科学家预测，预计2050年将实现可控核聚变发电的目标。似乎距离可控核聚变发电目标的实现总是还有50年的距离。

为了尽快实现可控核聚变目标，世界各国终于聚在一起为研究可控核聚变而共同努力。中国核工业西南物理研究院段旭如院长介绍说：“核聚变能一旦实现和平利用，地球上的能源将取之不尽用之不竭，因能源短缺带来的社会问题可得到彻底解决，人们的生活水平也将因此而得到极大提高。但想要在地球上利用核聚变能，必须实现人工控制条件下等离子体的离子温度达到1亿摄氏度以上。”

或许这就是可控核聚变在50年后又50年的症结所在，因为目前地球上没有任何一种耐高温材料可以经受住1亿度的考验，最耐热的金属钨，也只不过能抗3000度的高温而已。

从20世纪50年代开始，英、美、苏等国科学家前赴后继地想尽各种办法解决高温问题，快箍缩、磁镜、仿星器等不同技术路线都有人在研究中。技术路线竞争延续到了1960年代，最终由苏联科学家提出的托卡马克方案异军突起，效果惊人，国际聚变界的重点研究方向随之转向了托卡马克。这是用强磁场来约束高温核聚变燃料的一种方式。

“人造太阳”离不开中国技术

我国在研究可控核聚变方面的时间起点并不比西方国家晚，早在1955年，钱三强和刚留从美国留学归来的李正武等科学家便提议开展中国的“可控热核反应”研究，这几乎与国际社会关注核聚变同步。

1965年，根据国家“三线”建设统一规划，在四川省乐山市郊区，建立了当时中国最大的核聚变研究基地——西南物理研究所，这也是中核集团核工业西南物理研究院(以下简称“核西物院”)的前身。

经过国内核聚变方面的专家几代人的不懈努力，终于在1995年的安徽合肥，建成了第一个超导托卡马克装置HT-7；2002年中国建成第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置中国环流器二号 A(HL－2A)；2006年，世界上第一个全超导托卡马克装置东方超环(EAST)首次等离子体放电成功……

中国成为国际热核聚变实验堆(ITER)计划的成员国，并且承担了大约9%的采购包研发任务。2019年9月，中核集团中国核电工程有限公司牵头的中法联合体正式与ITER组织签订了TAC-1安装合同。TAC-1安装标段工程是ITER托卡马克装置最重要的核心设备安装工程，其重要性相当于核电站的反应堆、人体里的心脏，主要工作为杜瓦结构的安装以及杜瓦结构和真空容器之间所有的系统安装。吊装安装杜瓦底座是该标段第一个重要工程节点。

可控核聚变的进程正在不断推进，但是目前看，距离商用依然比较遥远，因为目前想要实现点火必须要利用电磁力对其装置进行控制，实际消耗大量的电量但输出电量远未达到商用水平。至于未来“人造太阳”能否真正取代目前市面上所有的能源类型是很难预料的，或许2050年之后，可控核聚变发电还会有N个50年的路要走，而现阶段能解决能源环境问题的依然是可再生能源的高比例应用！