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核聚变:未来能源的希望与挑战

能源,作为人类文明存续与发展的“生命线”,其形态的每一次升级都直接推动着生产力的跃迁与社会变革。从农耕时代的人力、畜力,到工业革命后的煤炭与石油,能源的演变见证了历史的进步。

然而,随着社会的快速发展,能源需求量急剧增加,当前依赖的能源体系正面临严峻挑战。太阳能、风能等可再生能源存在间歇性短板,而传统核能又面临核废料处理的难题。在此背景下,核聚变作为更清洁、更持久和更高效的能源方式,进入了科技研究的前沿。

在近期举办的2025年浦江创新论坛“未来能源:可控核聚变”专题论坛上,《IT时报》记者探讨了核聚变的最新进展及其面临的挑战。

人造太阳:梦想照进现实

可控核聚变,被誉为能源领域的“终极梦想”,模拟太阳发光发热原理,以海水中的氘和氚为原料,在极端条件下释放巨大能量。其产物为无放射性的惰性气体氦,几乎不产生污染。

据核工业西南物理研究院的研究数据,太阳每秒将6.57亿吨氢聚变成氦,释放的能量相当于300多升汽油。而1L海水通过聚变反应可产生相当于300L汽油的能量,展示了核聚变的巨大潜力。

“核聚变能源具有安全、燃料丰富、能量效率高等优点。”ITER国际组织副干事罗德隆指出,核聚变的安全性极高,一旦发生事故,聚变反应会立即中止,且不会产生长期发热与大规模放射性泄漏风险。

显而易见的是,“人造太阳”正逐步成为现实。

中国聚变能源有限公司(中国聚变公司)作为中核集团的二级单位,采用磁约束技术,致力于推动核聚变的商用进程。其装置采用高温超导材料,相比传统托卡马克装置,具有显著优势,可大幅提速聚变能源的商用进程。

前景广阔,挑战重重

在全球能源转型与“双碳”目标的驱动下,中国科学家们在核聚变技术上取得了显著进展。然而,技术复杂性与国际合作中的资金问题仍是重大挑战。

复旦大学核科学与技术系教授许敏指出,目前聚变研发面临三大核心难题:燃烧等离子体的稳态自持运行、材料在高热与高能中子环境下的性能维持以及氚的循环与自持。这些挑战需要持续的研究与投入。

聚变能源十年可期?

令人振奋的是,中国商业核聚变企业正迅速崛起。据界面报道,我国主要的商业核聚变公司包括星环聚能、能量奇点、安徽聚变新能等。

聚变发展停滞的根源并非技术瓶颈,而是社会需求的缺失。”星环聚能创始人兼首席科学家谭熠在论坛上指出,聚变投资与油价波动高度相关。随着社会对绿色能源的迫切需求增加,全球聚变投资正逆势飙升。

谭熠认为,尽管过去由于国际大科学装置的关闭导致聚变研发进入“横盘期”,但当前情况正在发生根本性转变。一批高性能托卡马克装置将于2027–2030年间建成运行,标志着聚变能源进入新阶段。

“我们需在迭代中解决问题,在建设中积累经验。”谭熠呼吁勇敢迈出实践步伐,并坚信通过快速迭代,十年内实现聚变能源的示范应用将成为可能。

公开信息显示,星环聚能正通过球形托卡马克加速聚变能源的商业化进程。同时,中国聚变公司正瞄准2050年聚变能源商用目标,在上海、成都两地联动研发。