在安徽合肥,中国的全超导托卡马克核聚变装置EAST再次震撼世界,于近期宣布实现了1亿摄氏度下1000秒的稳定运行新纪录。这一非凡成就不仅是科学探索与工程技术融合的巅峰之作,也在全球能源领域书写了崭新篇章。
EAST,被誉为“人造太阳”,其核心追求在于模拟太阳内部的核聚变反应,旨在为人类开辟一条清洁、可持续的能源之路。1亿摄氏度,这一极端高温是触发核聚变反应的关键门槛,唯有在此条件下,氘和氚的原子核方能克服重重障碍,实现聚变。而1000秒的长脉冲稳定运行,则标志着EAST在核聚变发电的实际应用中迈出了坚实步伐,科学家们的研究正从理论探索深入至工程实践,聚变能源的商业化应用似乎触手可及。
这一壮举的背后,是EAST团队数十年如一日的不懈努力与技术创新。历经逾15万次实验,EAST整合了包括超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超大电流等在内的众多尖端技术,实现了从0到1的突破。近百万个精密零部件的协同作业,2000余项自主专利的技术支撑,共同铸就了这一辉煌成就。
回望EAST的发展历程,每一步都凝聚着智慧与汗水。从1996年的立项到2006年的初次运行,再到如今的长脉冲稳定运行,EAST的每一次跨越都在不断缩短核聚变商业化的时间表。尽管已取得如此显著的成果,但要真正实现可控核聚变的商业化应用,仍需跨越重重难关。
其中,聚变增益(Q值)是衡量核聚变研究成效的核心指标。目前,全球范围内的托卡马克装置Q值普遍低于1,而商业化应用则要求Q值至少达到5,理想状态下应更高。长时间稳定运行也是一大挑战,尽管EAST已实现了接近20分钟的稳定运行,但商业化应用要求至少具备2小时的持续发电能力。系统能效优化同样至关重要,只有在确保能量产出大于消耗的同时,显著降低燃料、设备及维护成本,核聚变发电才具备经济竞争力。
在国际舞台上,国际热核聚变实验堆(ITER)作为当前最大的核聚变项目,正朝着2035年实现Q值大于10的目标迈进。然而,中国并未完全依赖这一国际合作项目,而是同步推进自己的聚变工程试验堆(CFETR)建设。CFETR计划于2030年建成,旨在填补ITER与商用核聚变电厂之间的技术空白,加速中国聚变能源的商业化进程。
中国的聚变能源计划展现出了清晰且坚定的步伐。自2024年新原子能法通过以来,中国正稳步朝着2035年实现工业原型堆、2050年实现商业应用的目标前进。这一计划不仅彰显了中国在核聚变领域的雄厚技术实力,更体现了中国在能源转型中的战略远见与坚定决心。
核聚变,这一曾经遥不可及的梦想,如今正逐步变为现实。与风能、太阳能等可再生能源相比,核聚变不仅具备清洁、高效的特点,更拥有能量密度高、资源分布广泛等优势。尽管技术进步的道路上仍需时间的积淀,但科学家们的不懈努力正为人类点燃未来能源的曙光。