中國網(wǎng)評論員 樂(lè )水
近期，中國可控核聚變研究捷報頻傳。繼4月12日中國全超導托卡馬克（EAST）實(shí)現403秒穩態(tài)高約束模式等離子體運行后，8月25日，新一代人造太陽(yáng)“中國環(huán)流三號”首次實(shí)現100萬(wàn)安培等離子體電流下的高約束模式運行。高約束模式、403秒、100萬(wàn)安培……這些關(guān)鍵技術(shù)難題的突破，標志著(zhù)中國核聚變研究向“聚變點(diǎn)火”又邁出重要一步，也意味著(zhù)人類(lèi)獲取無(wú)限清潔能源的夢(mèng)想正在照進(jìn)現實(shí)。
能源問(wèn)題一直是制約人類(lèi)社會(huì )發(fā)展的主要瓶頸之一。今天，全球能源消耗量的82%來(lái)自于化石能源，由此產(chǎn)生的溫室氣體排放問(wèn)題也為全球氣候變暖埋下禍根。另一方面，現有的核電站雖然不會(huì )產(chǎn)生溫室氣體，但核裂變反應卻可能帶來(lái)嚴重的核污染。1986年，切爾諾貝利核電站事故污染的土地面積超過(guò)4000平方公里，另有4000多人因核輻射引發(fā)的癌癥和其他疾病去世。當下，日本正在排放的核污染水，預計在1200天之后就會(huì )覆蓋整個(gè)北太平洋。核污染危害之大令人觸目驚心，因此，廢止核電的呼聲在全世界不絕于耳。
能源問(wèn)題是一個(gè)戴在人類(lèi)頭上的緊箍咒，而尋找清潔、豐富的能源則成為各國孜孜以求的目標?？煽睾司圩儽蛔u(yù)為清潔能源領(lǐng)域的“圣杯”，由此也被寄予無(wú)限期待。與核裂變反應不同，核聚變反應沒(méi)有放射性，自然也就不會(huì )產(chǎn)生核污染。而且，核聚變的原料之一氘在海洋中的儲量極其豐富——每公升海水中就含有0.03克氘，在核聚變反應中可產(chǎn)生相當于燃燒300升汽油的能量。據稱(chēng)，一旦可控核聚變技術(shù)獲得突破，地球海洋中的氘可供人類(lèi)使用100億年。屆時(shí)，人類(lèi)將一勞永逸地解決能源問(wèn)題。
夢(mèng)想是遠大的，但道路是曲折的?？煽睾司圩兊膶?shí)現條件極其苛刻：首先，需要制造1億℃以上的高溫環(huán)境，以克服原子核之間的斥力；其次，要保持足夠大的密度，以使原子核之間可以發(fā)生充分的碰撞；最后，還要保證足夠長(cháng)的能量約束時(shí)間，以避免高溫等離子體的能量快速損失。在上世紀50年代，這三個(gè)條件被英國物理學(xué)家勞森總結為著(zhù)名的“勞森判據”。根據勞森判據，只有當溫度、密度和約束時(shí)間這三個(gè)參數的乘積大于一定值時(shí)，核聚變的能量產(chǎn)出才能大于能量損耗，核聚變反應才能持續、穩定，也即成功實(shí)現“聚變點(diǎn)火”。
如今，中國的可控核聚變裝置已經(jīng)能夠實(shí)現1.5億℃的運行，所以滿(mǎn)足第一項條件不成問(wèn)題。而對于后兩項條件，科學(xué)家們發(fā)現等離子體的密度和能量約束時(shí)間恰恰與等離子體的電流成正比。也就是說(shuō)，等離子體的電流越高，后兩個(gè)參數的乘積越高。經(jīng)推算，100萬(wàn)安培正是實(shí)現“聚變點(diǎn)火”的必要條件。因此可以毫不夸張地說(shuō)，中國在該關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得的突破，是人類(lèi)可控核聚變發(fā)展歷程中的一座重要里程碑。
但我們同樣也應看到，前方的道路依然漫長(cháng)?！熬圩凕c(diǎn)火”的最終實(shí)現，需要集合全人類(lèi)的智慧與努力。2006年，中國加入“國際熱核聚變實(shí)驗堆（ITER）計劃”，成為理事會(huì )的“七方”成員之一。ITER旨在建造反應堆級的核聚變裝置，以驗證和平利用聚變能的科技可行性。據稱(chēng)，在建的ITER熱核聚變實(shí)驗反應堆是目前世界上的最大、最復雜的磁約束核聚變裝置。該裝置已于2020年啟動(dòng)安裝，并計劃于2025年首次“點(diǎn)火”，2035年開(kāi)始核聚變實(shí)驗。中國承擔了ITER建設中約9%的任務(wù)，并已成功完成其核心部件“增強熱負荷第一壁”的首件制造，為ITER的順利實(shí)施貢獻了“中國智慧”。值得一提的是，此次“中國環(huán)流三號”在取得技術(shù)突破的同時(shí)，也為ITER驗證了高約束運行模式的可行性。
核聚變行業(yè)曾經(jīng)流傳著(zhù)一個(gè)“50年魔咒”，即人類(lèi)距離使用核聚變能永遠“還要50年”?？扇缃?，隨著(zhù)人類(lèi)對于核聚變技術(shù)的認知愈加全面，一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān)正在被攻克。尤其是ITER建設的有序推進(jìn)，讓可控核聚變的商業(yè)化應用時(shí)間表逐漸清晰。中核集團核聚變堆技術(shù)領(lǐng)域首席專(zhuān)家段旭如曾向外界預測，到2050年左右，人類(lèi)或將真正使用上核聚變能源。以此來(lái)看，人類(lèi)正在走出“50年魔咒”，無(wú)限清潔能源之夢(mèng)，有望在可預見(jiàn)的未來(lái)變?yōu)楝F實(shí)。而中國正在為實(shí)現這個(gè)偉大夢(mèng)想按下“加速鍵”。
編審：唐華 張艷玲 蔡曉娟