全球首個全高溫超導(dǎo)核聚變實驗裝置即將開建，中核五公司與中國第一家聚焦聚變能開發(fā)的商業(yè)公司正式簽訂了總裝合同，承建全球首個全高溫超導(dǎo)核聚變實驗裝置。這意味著核聚變商業(yè)化又近了一步！

那么，網(wǎng)友們普遍關(guān)心：人類距離核聚變成功還有多遠？研發(fā)這個到底能賺到錢嗎？

能源自由看中國，脫離“燒開水”傳統(tǒng)方式，實現(xiàn)可控核聚變還要看合肥。

筆者在合肥，有幸參觀過科學(xué)島的“人造太陽”裝置，說句實話，根據(jù)現(xiàn)在的進展。人類距離終極能源革命不會超過2035年，當(dāng)然成功路上并不會順利，甚至?xí)錆M了坎坷。而研發(fā)和商用都將是對于資金要求也是一個無底洞，但是對于未來的前景來說，都不值得一提。

從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所研制托卡馬克裝置“EAST”（“東方超環(huán)”，俗稱“人造小太陽”）至今，已經(jīng)20多年，從立項到不斷突破，都在改變著人類核聚變的歷史。

近幾年，國際合作項目因為種種原因延遲，而中方的項目的成就從來就沒有停止過，新一代裝置不斷刷新紀錄。雖然EAST還沒有真正意義成為“人造太陽”，但是卻是我們核聚變研究中重要最為重要的環(huán)節(jié)。

▲2018年度EAST實現(xiàn)的運行區(qū)拓展及能量約束增強因子同國際合作的ITER項目基本運行模式的對比

遠的不說，2021年5月，實現(xiàn)了成功實現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，同年底又實現(xiàn)電子溫度近7000萬攝氏度的長脈沖高參數(shù)等離子體運行1056秒。

2023年4月12日，第122254次實驗，成功實現(xiàn)了403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模式等離子體運行。

……

這些參數(shù)說明了什么呢？

我們知道在地球上要模擬太陽的核聚變，要么進行氫彈爆炸實現(xiàn)短時間不可控制的核聚變，要么采用一種裝置營造高溫、高壓環(huán)境，實現(xiàn)可以控制核聚變。因此，蘇聯(lián)科學(xué)家提出了磁約束的概念，而中方將夢想變?yōu)楝F(xiàn)實，造出了全超導(dǎo)的托卡馬克裝置，用電磁約束等離子進行實驗。

而取得“在電子溫度7000萬攝氏度的情況下，實現(xiàn)了1056秒的等離子運行”就是意味著，中國逐漸在“低溫”的條件下，實現(xiàn)長時間控制等離子體的能力。但是，投入的能源和產(chǎn)出的能源還沒有優(yōu)勢。但是也有好消息，現(xiàn)在分段實現(xiàn)了1000S約束，和1億度加熱技術(shù)，下一步合成兩個方案，就能穩(wěn)定核聚變。

商業(yè)化的門檻是熱核1億度1000秒，和1兆安的等離子體電流。為此，全球科學(xué)家已經(jīng)奮斗了70年，中國科學(xué)家也奮斗了40多年，而“東方超環(huán)”建成17年來不斷沖破極限。

往下走每一個臨界點都具有超高的挑戰(zhàn)性。但是EAST同時具有上億溫度的“超高溫”、零下269度的“超低溫”、“超大電流”、 “超強磁場”、“超高真空”等極限條件，是目前世界上最先進的核聚變研究平臺，在不斷的努力下，終究會突破極限。

專家們預(yù)計，在2035年前基本可以實現(xiàn)可控核聚變的商業(yè)發(fā)電，無論是樂觀估計，還是悲觀預(yù)測，實際上這樣的時間節(jié)點并并不重要，重要的是中方現(xiàn)在的進展必將領(lǐng)先全球，也是最可能首個實現(xiàn)的。等到聚變裂變混合堆建造出來之后，就給出相對準(zhǔn)確的時間表。

只不過，按照現(xiàn)在的速度，2035年這個節(jié)點十分靠譜，具體要闡述起來可能要翻閱無數(shù)個論文，然后進行預(yù)測?？上В行〇|西無法預(yù)測，正如西方斷言離開蘇聯(lián)科學(xué)家，中方無法造出原子彈一樣。

如果你對可控核聚變感興趣，不妨自己去等離子體物理研究所科普專欄去了解，本文就不做過多的介紹。不過，商業(yè)化發(fā)電進展時間節(jié)點不能明確，但是商業(yè)化優(yōu)勢還是非常明顯的。

下面接住說一說，在實現(xiàn)商業(yè)化之前，研發(fā)能不能掙到錢。

從長期來看，核聚變一旦實現(xiàn)商業(yè)發(fā)電，掙錢是肯定的！中國工程院院士、全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置牽頭人李建剛，2023年在“墨子沙龍”座主旨演講時表示：“人類的終極能源=80%核聚變+20%可再生?！被蛟S，以后探索宇宙依靠就是核聚變，而不是核裂變。

最重要的原因就是核聚變所需要的氘，目前海洋里就有40萬億噸，可用100億年。而核裂變所需要的鈾、釷、钚儲存量小，還難以開采。

遠景上，錢只是數(shù)據(jù)了。近期，研發(fā)核聚變也是極具前景的。

首先，為ITER等項目提供配件，將是賺錢的門道之一。

EAST團隊建造時，其實很缺錢，但是還是在有限資金的情況下，研發(fā)了68項關(guān)鍵技術(shù)，建成了20個大系統(tǒng)，一次性調(diào)試成功，是典型的“省錢小能手”。

而在2006年加入國際熱核聚變實驗堆計劃（ITER）時，則承擔(dān)了超導(dǎo)導(dǎo)體、校正場線圈、超導(dǎo)饋線、電源、診斷等部件或裝置研制。100%合格、100%國產(chǎn)、最早交付都讓世界矚目。

暑假期間探秘EAST項目成為熱門選擇

可以說，全球各國無論是合作還是單挑核聚變，都離不開中方EAST團隊，從這個意思上來說，他們是典型的“賺錢小能手”。

其次，每一個子系統(tǒng)，每一個突破，都是巨大的技術(shù)創(chuàng)新。

在研制核聚變的過程中，對于材料研究，還有等離子控制，超高低溫度變化，高溫超導(dǎo)材料等問題的研究，單獨拿出來，都是一項前所未有的成果，而將成果轉(zhuǎn)化則都可以變成白花花的銀子。

例如，發(fā)展出離子束誘變技術(shù)，已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，通過離子輻照水稻，選育出一種“脆稈水稻”，抗倒伏能力顯著增強，秸稈還田時容易破碎和降解。

發(fā)展出的大型低溫超導(dǎo)技術(shù)等，正在應(yīng)用于癌癥治療裝備的研發(fā)，目前首家質(zhì)子和重離子中心，已經(jīng)在建設(shè)之中。當(dāng)然成果可以轉(zhuǎn)化的還有很多，感興趣的朋友可以自行前往中科院物質(zhì)研究所網(wǎng)上展廳看看。

其實，對于大科學(xué)裝置來說，最重要的還不是盈利能力，其帶動的研發(fā)領(lǐng)域、人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新等都是無可比擬的，在科學(xué)面前只說“研發(fā)賺不賺錢”就有點小家子氣了。

現(xiàn)在，一座嶄新的聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）園區(qū)已經(jīng)交付，未來圍繞該產(chǎn)業(yè)還會有更多的項目落地在合肥綜合性國家科學(xué)中心。未來已來，值得期待。