在央視春晚合肥分會場的舞臺上,一座“夸父”雕像的精彩呈現(xiàn),讓公眾的目光迅速聚焦到可控核聚變這一被譽為“人造太陽”的能源夢想之上。它如同一個閃耀的信號,預示著人類在能源探索領域正邁向新的征程。
近期,可控核聚變領域捷報頻傳。2月2日,中國商業(yè)核聚變公司能量奇點打造的“洪荒70”高溫超導托卡馬克裝置,成功實現(xiàn)了長達1337秒的穩(wěn)態(tài)等離子體運行,這一成果為人類掌控核聚變能量邁出了堅實的一步。2025年1月,我國全超導托卡馬克實驗裝置EAST也不甘示弱,實現(xiàn)了1億攝氏度、1066秒的穩(wěn)態(tài)等離子體運行,再次刷新了紀錄。而在2025年4月7日,美國的“國家點火裝置”NIF在其第八次點火實驗中,取得了激光聚變“輸出能量大于輸入能量4倍”的重大突破。目前,全球正在運行、建設或規(guī)劃的可控核聚變裝置數(shù)量已超過160座,這一龐大的數(shù)字彰顯著各國對這一能源領域的重視與投入,“人造太陽”正加速從夢想照進現(xiàn)實。
那么,究竟什么是可控核聚變呢?它還有一個廣為人知的俗稱——“人造太陽”。其原理并不復雜卻充滿魅力,就是模仿太陽的能量產(chǎn)生方式,讓氫原子核在極高的溫度下發(fā)生碰撞融合,從而釋放出巨大的能量。氫彈也是核聚變的產(chǎn)物,但它的能量釋放是瞬間且不可控的爆炸。而可控核聚變就像是給核聚變安裝了一個“精準的剎車系統(tǒng)”,能夠讓能量平穩(wěn)地輸出,轉化為日常生活中可以使用的電能。
“人造太陽”所使用的燃料是氫的同位素氘和氚。當它們發(fā)生聚變產(chǎn)生能量時,不會產(chǎn)生任何污染,是當之無愧的“清潔能源天花板”。然而,要在地球上復刻太陽的能量產(chǎn)生過程并非易事。其核心難點在于如何長時間、穩(wěn)定地約束住溫度高達上億度的等離子體。簡單來說,就是要把燃料加熱到極致的高溫,然后將其牢牢“困住”,讓原子核有足夠的時間進行碰撞融合。
可控核聚變從誕生之初,就被人類視為未來能源的終極解決方案,因為它幾乎集齊了完美能源的所有優(yōu)點。首先,它的能量密度極高。僅僅1克核聚變?nèi)剂厢尫懦龅哪芰浚妥銐蛞粋€普通人使用60年。其次,燃料資源豐富。氘可以直接從海水中提取,全球海水中的氘含量,足夠人類使用幾百萬年;氚雖然在自然界中不存在,但可以通過地球上廣泛存在的鋰元素轉化而來,完全不用擔心燃料短缺的問題。再者,它安全又環(huán)保。核聚變不會像核裂變那樣產(chǎn)生高放射性的核廢料,其產(chǎn)物主要是無毒無放射性的氦氣。而且,核聚變反應對條件要求極為苛刻,只要稍微偏離設定的條件,反應就會自動停止,安全系數(shù)極高。一旦可控核聚變實現(xiàn)商業(yè)化應用,人類將徹底擺脫對化石能源的依賴。
放眼全球,“人造太陽”的研究進度正在不斷加快。美國已經(jīng)實現(xiàn)了激光聚變能量的“產(chǎn)出大于投入”,一些民營企業(yè)甚至已經(jīng)開始著手建設商用聚變電廠。法國的國際熱核聚變實驗堆項目也在穩(wěn)步推進,為2028年的初始實驗做好了充分準備。英國、日本等國也紛紛制定了計劃,力爭在2040年前實現(xiàn)聚變發(fā)電。
我國在這一領域也有著明確且宏大的目標。中國聚變能源有限公司明確表示,將在2035年建成我國首個工程實驗堆,2045年左右建成我國首個商用示范堆。目前正在建設的緊湊型聚變裝置BEST,更是力爭在2030年實現(xiàn)全球首次聚變發(fā)電演示。科學界的主流觀點認為,在21世紀中葉,人類有望實現(xiàn)可控核聚變的商業(yè)化發(fā)電。正如在央視春晚合肥分會場,中國工程院院士萬元熙堅定地表示:“核聚變的‘太陽’,必將點亮萬家燈火。”















