在能源探索的征程中,可控核聚變研究正迎來從“科學實驗”到“工程驗證”的關鍵跨越。長期以來,科學家們致力于驗證可控核聚變在科學上的可行性,目標是讓地球上實現(xiàn)并控制類似太陽內部的核聚變反應。我國的大科學裝置“東方超環(huán)”(EAST)和“中國環(huán)流三號”(HL - 3)在這一階段成果斐然,成為科學探索的先鋒力量。
EAST成功實現(xiàn)了1億攝氏度、長達1066秒的穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體運行,首次完整模擬了未來聚變堆運行的核心條件;“中國環(huán)流三號”則達成離子溫度1.17億攝氏度、電子溫度1.6億攝氏度的“雙億度”運行,成功邁過聚變“點火”燃燒的關鍵溫度門檻。這些突破意義重大,不僅攻克了等離子體穩(wěn)態(tài)控制、高功率加熱等物理難題,更為工程化應用提供了堅實的科學依據(jù)和寶貴的實驗數(shù)據(jù),有力證明了“人造太陽”在科學層面的可行性。
如今,研究重心已轉向“工程驗證”階段。此階段的核心任務是將科學成果轉化為能夠持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)電的工程系統(tǒng),如同從證明“火可以燃燒”邁向設計建造高效、安全的“蒸汽機”。
在“工程驗證”階段,我國布局明確且有力。位于合肥的緊湊型聚變能實驗裝置(BEST)是“急先鋒”,已于2025年啟動工程總裝,計劃2027年底基本建成。與EAST等實驗裝置不同,BEST聚焦工程應用,采用高溫與低溫超導磁體相結合的先進技術,引入人工智能進行等離子體控制,旨在打造高度集成的工程驗證平臺。按照規(guī)劃,BEST有望在2030年左右實現(xiàn)“點亮第一盞燈”的目標,演示聚變發(fā)電過程,為商用發(fā)電奠定關鍵技術基礎。
與此同時,規(guī)模更為宏大的中國聚變工程示范堆(CFEDR,原CFETR)項目也全面開展預先研究和設計。CFEDR定位為“示范堆”,目標是建成一座真正能產生電能的聚變電站原型。若將BEST比作驗證發(fā)電原理的“原型機”,那么CFEDR就是通往商業(yè)化電站的“樣板工程”。從BEST的工程驗證到CFEDR的示范建設,我國正沿著“實驗堆 - 示范堆 - 商業(yè)堆”的“三步走”戰(zhàn)略穩(wěn)步推進,目標是在本世紀中葉實現(xiàn)核聚變能的商業(yè)化應用。
偉大的工程離不開堅實基礎。為支撐BEST和CFEDR的建設與運行,我國同步啟動了聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施(CRAFT)。這個全球領先的綜合性科研平臺,堪稱為“人造太陽”量身打造的“超級測試場”和“部件孵化器”。它承擔兩大核心使命:一是研制和測試未來聚變堆主機系統(tǒng)的關鍵組件,如超導磁體、偏濾器等;二是通過技術攻關,全面掌握下一代聚變堆的關鍵技術體系,培養(yǎng)專業(yè)人才隊伍,實現(xiàn)聚變裝置全系統(tǒng)的國產化。
在大科學裝置建設過程中,一個強大的產業(yè)鏈應運而生。從上游的超導材料、特種電源,到中游的真空設備、高端裝備制造,再到下游的電站設計與運行,我國已構建起自主、安全、可控的核聚變能全產業(yè)鏈。超過200家企業(yè)、高校和研究機構協(xié)同攻關,不僅為“人造太陽”的實現(xiàn)提供工業(yè)基礎,還將超導技術、極端制造等尖端成果應用于醫(yī)療、交通等民生領域,產生強大的技術外溢效應。















