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? 本報(bào)記者 李洋

近日，合肥緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置（BEST）項(xiàng)目工程總裝工作正式啟動(dòng)，較原計(jì)劃提前兩個(gè)月。該裝置將在第一代中國人造太陽EAST裝置基礎(chǔ)上，首次實(shí)現(xiàn)聚變能發(fā)電演示，推動(dòng)燃燒等離子物理研究，為我國聚變能發(fā)展提供開創(chuàng)性支持。

從小說《三體》的艦隊(duì)引擎到《流浪地球》的行星推動(dòng)，核聚變一直被譽(yù)為人類能源革命的終極答案，也被稱為點(diǎn)燃“人造太陽”的終極能源。然而，在現(xiàn)實(shí)世界中，可控核聚變因其實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度極大，曾一度讓人們感覺遙不可及。近年來，隨著高溫超導(dǎo)材料、人工智能（AI）等技術(shù)取得突破，可控核聚變的商業(yè)化進(jìn)程正不斷向前推進(jìn)，逐漸從夢(mèng)想走向現(xiàn)實(shí)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈也有望步入快速發(fā)展時(shí)期。

可控核聚變商業(yè)化漸行漸近

近年來，高溫超導(dǎo)技術(shù)逐漸成熟，在大幅度提升聚變裝置性能的同時(shí)，成本也在持續(xù)下降。與此同時(shí)，AI技術(shù)超預(yù)期發(fā)展，顯著提升了聚變裝置的設(shè)計(jì)和控制效率，這一系列因素加快了可控核聚變商業(yè)化落地的步伐，吸引了更多高校、研究機(jī)構(gòu)和私人資本投身其中。根據(jù)聚變行業(yè)協(xié)會(huì)（FIA）發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2024年年中，全球私營聚變商業(yè)公司累計(jì)獲得總投資額71.2億美元，同比增加9億美元，資本市場融資規(guī)模屢創(chuàng)新高，參與企業(yè)已超過45家，呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勢(shì)。在FIA的另一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)中，超過70%的商業(yè)核聚變公司認(rèn)為，在2035年前將實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)供電；超過50%的公司認(rèn)為，2035年將滿足商業(yè)化運(yùn)行所需要的低成本、高效率條件。

國際上可控核聚變商業(yè)化發(fā)展勢(shì)頭迅猛，我國同樣捷報(bào)頻傳：2024年10月，國務(wù)院國資委明確將核聚變列為重點(diǎn)未來產(chǎn)業(yè)，提出“超前布局、梯次培育”發(fā)展策略；2025年1月，有著“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）在安徽省合肥市創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，首次完成1億攝氏度1066秒“高質(zhì)量燃燒”，這一成果標(biāo)志著我國聚變能源研究實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)科學(xué)向工程實(shí)踐的重大跨越，對(duì)人類加快實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要里程碑意義；2025年2月，中國核電、浙能電力相繼發(fā)布公告，擬以增資方式參股中國聚變能源有限公司，投資金額分別為10億元、7.5億元。這一舉措標(biāo)志著可控核聚變產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程邁出了關(guān)鍵一步。此外，由中核集團(tuán)牽頭的可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體已擴(kuò)容至33家單位，成員涵蓋央企、科研院所及高校，其目標(biāo)直指在2050年前后實(shí)現(xiàn)商用發(fā)電。

基于國內(nèi)外如火如荼的發(fā)展態(tài)勢(shì)，行業(yè)對(duì)可控核聚變的未來市場充滿期待。中信證券相關(guān)研報(bào)分析認(rèn)為，在技術(shù)路徑基本打通、各國持續(xù)加大投入的大背景下，預(yù)計(jì)2030-2035年，全球核聚變裝置市場規(guī)模有望達(dá)到2.26萬億元。

在看到廣闊前景的同時(shí)，也不能忽視可控核聚變面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。廣發(fā)證券在相關(guān)研報(bào)中提出，核聚變具備能源潛力豐富、能量密度高、零排放、燃料獲得性高等優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)面臨著能量平衡尚未實(shí)現(xiàn)、氚自持尚未得到驗(yàn)證、耐輻照材料開發(fā)進(jìn)展緩慢、經(jīng)濟(jì)性不確定等問題，而這些問題亟待解決。

有望帶來革命性影響

面對(duì)能源與環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)，兼具高能量密度、安全性和清潔無污染優(yōu)點(diǎn)的聚變能，有望成為化石能源優(yōu)質(zhì)替代選項(xiàng)。

業(yè)界專家認(rèn)為，一旦技術(shù)成熟，核聚變?nèi)剂希ㄈ珉碗埃﹥r(jià)格低廉且儲(chǔ)量豐富，運(yùn)行成本可能遠(yuǎn)低于燃煤電廠。核聚變適合全天候供電，在未來“多能互補(bǔ)”系統(tǒng)中可作為穩(wěn)定基礎(chǔ)電源。

合肥綜合性國家科學(xué)中心能源研究院院長助理凌航焜表示，可控核聚變作為核能的開發(fā)方式之一，相比核裂變，在安全、綠色、能量密度等方面更有優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為有望提供近乎無限的清潔能源。一旦實(shí)現(xiàn)核聚變商業(yè)規(guī)模發(fā)電，將一舉解決困擾全人類的能源緊缺問題，為應(yīng)對(duì)氣候變化、保護(hù)環(huán)境和解決貧困與發(fā)展問題注入不竭動(dòng)力，從而改變?nèi)祟惖奈磥怼?/p>

相關(guān)研究顯示，1噸氘氚聚變反應(yīng)釋放的能量，相當(dāng)于5.7噸裂變?nèi)剂匣?00萬噸原油燃燒釋放的能量。地球上蘊(yùn)藏的核聚變能約為全部可進(jìn)行核裂變?cè)蒯尦瞿芰康?000萬倍。1公升海水提取的氘，在完全的聚變反應(yīng)中可釋放相當(dāng)于燃燒300公升汽油的能量；氚可通過中子與鋰反應(yīng)生成，而在地殼和海水中，鋰大量存在。

“投資聚變能研究及其商業(yè)化有望帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過脫碳的潛力。聚變衍生技術(shù)可應(yīng)用于醫(yī)療保健、工業(yè)成像、地?zé)徙@探和核廢物管理等領(lǐng)域，開辟能源生產(chǎn)以外的新商機(jī)?！绷韬綗j表示。

談“核”不用色變

當(dāng)前，公眾對(duì)核聚變安全性的認(rèn)知存在一定誤區(qū)，如何通過科普消除“談核色變”的擔(dān)憂成為重要課題。

凌航焜解釋稱，核聚變與核裂變存在本質(zhì)區(qū)別：公眾對(duì)“核”的恐懼源于核裂變事故（如切爾諾貝利、福島核事故），但實(shí)際上二者原理截然不同。核聚變是輕元素融合釋放能量，不會(huì)產(chǎn)生長壽命放射性廢料。此外，核聚變的安全性更高：核聚變反應(yīng)條件極為苛刻，難以維持，一旦出現(xiàn)異常情況，反應(yīng)會(huì)自動(dòng)停止，不會(huì)發(fā)生爆炸或熔毀。而且，核聚變的戰(zhàn)爭風(fēng)險(xiǎn)可控：由于反應(yīng)所需條件極為苛刻，核聚變無法像核彈一樣被濫用。

近年來，各地通過多種方式開展核聚變科普宣傳。有關(guān)核聚變主題的科技館、實(shí)驗(yàn)室開放日，利用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)模擬聚變反應(yīng)過程，讓公眾能夠直觀地了解科研過程，增強(qiáng)了科普的沉浸感。例如，在核工業(yè)西南物理研究院舊址建成的“中國核聚變博物館”；合肥現(xiàn)代科技館展區(qū)中心陳列著全超導(dǎo)托卡馬克裝置（EAST）等比例縮小模型，周圍的電子屏動(dòng)態(tài)演示核聚變反應(yīng)原理，包括氘氚燃料在1億度高溫下的等離子體約束過程。

科方得智庫研究負(fù)責(zé)人張新原表示：“業(yè)界需要通過科普的方式向公眾解釋核聚變技術(shù)的安全性以及它的巨大優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景，消除公眾對(duì)核聚變的擔(dān)憂和誤解。同時(shí)，也需要加強(qiáng)對(duì)核聚變技術(shù)的宣傳和教育，提高公眾對(duì)核聚變技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解，從而推動(dòng)核聚變技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用?！?/p>