勾勒人類能源轉(zhuǎn)型未來藍圖 中國加速向前
來源：央視新聞 時間：2026-01-05 15:47
我們的生活離不開能源。在“十五五”規(guī)劃建議中，有兩位“能源新秀”被列為未來產(chǎn)業(yè)，那就是氫能和核聚變能。先說說氫能，它是一種清潔能源，而且在產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)有了一些應用。而核聚變能大家可能覺得離我們還很遙遠，但其實，我國在這方面已經(jīng)實現(xiàn)從無到有、從弱到強的跨越，而且還不斷傳來好消息。簡單地說，核聚變就是模擬太陽發(fā)光發(fā)熱。核聚變能燃料豐富、清潔環(huán)保、安全性高，所以也被稱為人類的“終極能源”。氫能、核聚變能正共同勾勒著人類能源轉(zhuǎn)型的未來藍圖，中國正加速向前。
今天，支撐人類社會運轉(zhuǎn)的幾乎一切能源，從煤、石油、天然氣到風能、生物能，其本質(zhì)都是太陽能，而太陽上的能量來自內(nèi)部的核聚變反應。長久以來，人類一直希望通過可控核聚變反應，來創(chuàng)造出“人造太陽”，從而獲得源源不絕的能源。
位于合肥市西郊的科學島，面積不足3平方公里，卻是中國核聚變研究的策源地與主陣地。2025年，在這里有關核聚變的研究捷報頻傳。1月，“東方超環(huán)”（EAST）終于創(chuàng)下1億攝氏度1066秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行的世界紀錄；5月，中國下一代緊湊型聚變實驗裝置工程（BEST）的總裝正式啟動；2025年年底，聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施（CRAFT）進入全面建成收尾階段。三箭齊發(fā)，一個世界級核聚變研究裝置集群正在形成。
中國科學院合肥研究院研究員、“赤霄”系統(tǒng)負責人周海山：“這樣的話我們既有（EAST）物理實驗，又有像CRAFT這樣的工程技術跨越，又有（BEST）關鍵的像中子和氚的這樣的核技術突破，確保所有條件都具備了，我們就可以放心地建聚變堆了?！?/p>
聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施（CRAFT），又名“夸父”，由19個系統(tǒng)組成?！俺嘞觥笔恰翱涓浮毖b置的一個子系統(tǒng)，它產(chǎn)生的強大等離子束就像一把看不見的光劍，專門轟擊各種實驗材料。在“赤霄”內(nèi)部，相當于一萬倍以上的正午陽光強度的熱流沖擊下，普通材料會瞬間汽化。但是正在實驗的鎢銅復合材料，卻能保持結(jié)構(gòu)完整。鎢銅復合材料——用于制作核聚變裝置最核心的內(nèi)部“鎧甲”，承受核聚變反應產(chǎn)生的、高溫和輻照，想要掌控核聚變，就要先從最基礎的材料研發(fā)做起。
工藝極難、要求極高。這種鎢銅復合材料的研發(fā)歷程，實際是中國核聚變領域步步突破的縮影。而科學島上的聚變裝置集群，演繹的也正是中國核聚變研究從無到有，從追趕到引領的歷史。
自上世紀七十年代開始，位于合肥科學島上的中國科學院等離子體物理研究所陸續(xù)自主設計并建造了四代托卡馬克裝置。托卡馬克是迄今為止國際上最成熟的核聚變主流技術路徑，它的目標就是實現(xiàn)可控核聚變。它的原理也并不復雜：在真空室里加熱氘和氚，形成等離子體“超級火焰”；用強大的磁場做一個“無形牢籠”困住“火焰”，讓原子們在里面不斷碰撞融合，發(fā)生聚變反應，從而釋放出巨大的能量。理論上的可行性，需要實驗中的驗證。而可控核聚變從實驗開始的每一步，都需要解開遠超常規(guī)工業(yè)水平的難題。
中國科學院合肥研究院工程師蔡其敏：“托卡馬克基本上囊括了大部分工科類的學科，又高度集成到一個裝置上面。聚變研發(fā)其實跟很多學科領域的進步息息相關。聚變每前進一步，也代表著相關的跟聚變一起發(fā)展的學科也都在前進一步?！?/p>
2006年，“東方超環(huán)”（EAST）在科學島上建成運行，并實現(xiàn)首次放電。它是國家“九五”重大科技基礎設施，也是世界上第一個建成并運行的全超導非圓截面核聚變實驗裝置。
托卡馬克裝置運行時，真空室內(nèi)等離子體的溫度超過太陽核心的7倍，即便是瞬間接觸，也能融化一切。這就要求關鍵部件必須要承受得住高溫的考驗。最初，EAST使用的是石墨材料，但這種材料已經(jīng)成為沖擊極限的瓶頸。
作為難熔金屬領域中最具實力的國家隊，中國鋼研所屬安泰科技受命研發(fā)鎢銅復合材料。當時，在這一領域，中國材料界沒有任何可借鑒的工程化經(jīng)驗。
安泰科技難熔金屬領域首席科學家王鐵軍：“它的合理性、科學性已經(jīng)經(jīng)過理論計算是沒有問題了。能不能把它做出來，所有檢測數(shù)據(jù)的指標全部達到要求，你給它做出來。那個時候?qū)θ騺碇v，也是一個材料制備的挑戰(zhàn)?！?/p>
在長達四年的攻關中，王鐵軍團隊與中國科學院的科研人員們經(jīng)歷了無數(shù)次失敗。團隊反復調(diào)整后，第一根合格構(gòu)件終于成功出爐。2014年，EAST在更換國產(chǎn)化鎢銅復合材料部件之后，不斷創(chuàng)造紀錄。2016年突破60秒，2017年達到101秒，2023年實現(xiàn)403秒，2025年1月終于創(chuàng)下1066秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行的世界紀錄。這一過程的背后，是構(gòu)成EAST的每一個系統(tǒng)都走過了從材料到工藝、從實驗室到車間步步闖關的迭代和優(yōu)化。
周海山：“EAST（東方超環(huán)）1000秒是綜合能力的體現(xiàn)。不管是超導磁體技術能力，還有輔助加熱能力，就等離子體被加熱（到極高溫），還有包括我們的材料能夠承受。所以它是各個方面技術積累的綜合，缺哪一塊我們都很難取得1000秒?！?/p>
然而，到目前為止，全球范圍包括EAST在內(nèi)的所有托卡馬克裝置，只是開展了核聚變發(fā)電的前期科學研究。
既然如此之難，我們?yōu)槭裁催€要發(fā)展核聚變呢？大家知道，現(xiàn)在商業(yè)發(fā)電的核電站采用的是核裂變，雖然技術日趨成熟，但是，核裂變?nèi)剂嫌邢?，會產(chǎn)生核廢料。與核裂變相比，核聚變擁有明顯的優(yōu)勢，首先就是核聚變的原料氘可從海水中提取，幾乎無限。在安全方面，核聚變裝置一旦發(fā)生故障，反應會因失去條件而瞬間中止，沒有核泄漏污染的風險。另外，核聚變的能量密度遠超核裂變。僅僅1克燃料釋放的能量，就相當于燃燒8噸石油。
雖然核聚變優(yōu)勢明顯，但是要實現(xiàn)可控核聚變，每一步都需要付出難以想像的努力。在科學研究和商用發(fā)電之間，還有漫長的空白地帶需要穿越。而中國在這條道路上一直在前行，并不斷超越。
當前，全球核聚變研發(fā)已進入加速期，這一過程不僅需要人才、資本的深度聚合，更離不開創(chuàng)新機制的保駕護航。在科學島上，伴隨核聚變裝置同時落地的是新型舉國體制的探索與實踐。而在合肥，圍繞聚變產(chǎn)業(yè)的構(gòu)建，由國家實驗室、國家科研機構(gòu)、高水平研究大學、科技領軍企業(yè)共同參與，同時吸納民營企業(yè)、社會資本加入，形成協(xié)同攻關的局面。
合肥市發(fā)展改革委科學中心工作處處長李辰：“項目的組織實施方面，應該是新型舉國體制的有益探索，幾方重要市場主體都進行了參與和介入，發(fā)揮了自己的所長?！?/p>
國務院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟部第四研究室主任周毅：“新型舉國體制在推動核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展中有比較強的優(yōu)勢，這種模式最大的好處就是避免了單打獨斗式的發(fā)展，各方主體參與之后各司其職，各自發(fā)揮自己的作用，發(fā)揮出1+1大于2的作用?！?/p>
一個聚焦于產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的安徽省聚變產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會也同步成立。聯(lián)合會的成立，為破解科研與產(chǎn)業(yè)“兩張皮”的難題搭建了關鍵平臺。兩年時間里，產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會的成員從最初的60家發(fā)展為200多家，既有行業(yè)里的先行者，也有試圖在聚變產(chǎn)業(yè)中尋找機會的企業(yè)。
日漸成熟的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為聚變產(chǎn)業(yè)后來者留下了更多機遇。孫玄是中國科學技術大學教授。2024年，他牽頭成立了核聚變企業(yè)，探索小型化聚變裝置，依托的就是大科學裝置帶動的完備生態(tài)。
核聚變一旦成功，人類將能用上清潔、廉價、無限的能源，更將帶動超導、精密制造、特種材料等產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)跨越發(fā)展，為人類社會發(fā)展注入永續(xù)動力。
責任編輯：劉礎琪
