我国如何点亮聚变“第一盏灯”？多位人大代表、政协委员给出建议- 大数跨境

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我国如何点亮聚变“第一盏灯”？多位人大代表、政协委员给出建议

中科富海

2023-03-15

“建议我国在继续推进以ITER为代表的成熟路线的同时，考虑将高温超导强磁场小型化托卡马克作为我国聚变科技创新的备份路线，以市场化、产业化的方式进行推动，在政策、投资、人才等方面予以扶持，以确保我国在该关键领域的长期国际竞争力。”

聚变能源是人类能源的终极解决方案之一，可控核聚变研究具有重要战略价值。聚变能源一旦实现，将为世界提供近乎无限的清洁能源，实现人类能源自由，并推动人类文明进入到下一个发展阶段。

中国信心：“我们负责实现”的聚变之路

2023年伊始，电影《流浪地球2》因大胆的想象和震撼的科幻画面，在火爆全网之余，更让国人将注意力集中于核聚变领域。中核集团微博海报#你们尽管想象，我们负责实现#，更是迅速火遍全网，网友表示，这是科技与科幻的双向奔赴，是梦幻联动。

图1 #你们尽管想象，我们负责实现#海报

图片来源：中核集团官微

全国政协委员、中核集团核聚变堆技术领域首席专家段旭如对此表示，“这充分展现了中核集团作为央企的责任担当与科技实力的自信。我们的科学家正奔赴在‘我们负责实现’的聚变之路上，全力寻找‘终极’能源之秘钥，且向世界展现了核聚变研发中的中国力量。”

2006年，中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度共同签署了国际热核聚变实验堆（ITER）计划启动协定，该计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际大科学工程之一。段旭如表示，参与ITER的十多年间，中国的聚变研究得到快速发展，装置平台建设和能力不断提升，磁约束核聚变研究从过去的跟跑步入并跑阶段，部分技术达到国际领先水平。

图2 国际热核聚变实验堆（ITER）增强热负荷第一壁首件

2022 年 11 月，全球最大“人造太阳”核心部件“防火墙”在中国取得重大进展，ITER计划增强热负荷第一壁完成首件制造，标志着中国实现该项核心科技全球领跑，有力提升了我国在该领域的话语权。我国磁约束聚变研究已经实现了跨越式发展。

基于此，中核集团董事长卢铁忠曾说：“（中国）核聚变的研究走在了全球的前列，现在目标不变，第一度核聚变产生的电要在我们中国发出来。”

2022年度腾讯科学WE大会，中国工程院李建刚院士也展现了中国聚变人的自信心：“我们中国聚变人都有一个梦想，就是未来如果有一盏灯能被聚变能点亮的话，这盏灯一点要，也必须在中国。”

李建刚院士长期从事磁约束聚变研究以及等离子体物理实验研究，是我国“人造太阳”EAST的牵头人。自2006年EAST首次成功放电以来，已经取得了一系列重大突破，目前已发展成为国际高性能长脉冲等离子体研究的重要实验平台。

图3 世界首台全超导托卡马克装置EAST（东方超环）

2022年，EAST两次刷新世界记录，实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒、7000万摄氏度1056秒的等离子体运行。

“下一步，我们计划实现亿摄氏度上千秒，甚至不限时地运行，为未来发电奠定扎实基础。我们也在推进中国聚变工程实验堆（CFETR）的建设，携手国际共同实现‘终极能源’的梦想。”李建刚院士表示。

全力以赴：“实现全面赶超”的学习之路

虽然在聚变之路上，我们已经从过去的跟跑步入并跑阶段，甚至部分技术实现了全球领跑。但也要清醒地认识到，我们的技术成熟度和政策完善度等方面与真正的行业领跑者尚存在一定的差距，尤其是商业化聚变之路。

深入学习技术

今年全国两会期间，全国人大代表、圣湘生物董事长戴立忠聚焦前沿科技，提出了《关于以市场化、产业化方式推动强磁场小型化可控核聚变装置研发的建议》，建议我国深入研究可控核聚变研发方面的新方向、新变化，出台相关产业政策，以市场化、产业化方式推动高温超导强磁场小型化可控核聚变装置研发，确保我国在该关键领域的长期国际竞争力。

过去5年，随着高温超导材料的大规模工业化应用，一条有望大幅降低可控核聚变装置建设成本的新技术路线逐渐成熟。基于高温超导材料的强磁场小型化托卡马克技术路线有望大幅降低聚变装置成本，建设期有望缩短到3至4年，不仅大幅缩短技术迭代周期，也使聚变发电初步具备了商业化潜力。

英国科技公司Tokamak Energy在这方面走在世界前列，值得我们学习。

Tokamak Energy第一台紧凑型球形托卡马克 ST25于2012年建成。2015年，该公司率先将紧凑型球形托卡马克与高温超导（HTS）相结合，打造了世界首台完全高温超导磁体托卡马克装置（ST25 HTS），并演示了创世界纪录的持续29小时等离子体。2017年，Tokamak Energy又建成新一代反应堆装置ST40，并在去年3月实现了1亿摄氏度等离子体温度，开创了私人资本资助的核聚变研究里程碑。该公司已经公布了开发新型球形托卡马克原型装置ST80-HTS的计划，计划2024年启动建设。

为此，戴立忠建议，深入研究最近5年国际上可控核聚变研发方面的新方向、新变化，尤其是在高温超导强磁场小型化托卡马克装置上取得的进展。这一建议也是为我国聚变商业化之路实现全面赶超奠定基础。

　　同时，戴立忠还建议我国在继续推进以ITER为代表的成熟路线的同时，考虑将高温超导强磁场小型化托卡马克作为我国聚变科技创新的备份路线，以市场化、产业化的方式进行推动，在政策、投资、人才等方面予以扶持，以确保我国在该关键领域的长期国际竞争力。

完善政策体系

建立聚变能的许可和监管框架及相关政策，也是顺利实现聚变能商业化的关键要素之一。

早在2019年，美国国会便通过了《核能创新和现代化法案》。该法案指示美国核管理委员会（Nuclear Regulatory Commission）在2027年12月31日前构建聚变监管框架，以支持先进核反应堆的开发和商业化。

去年9月，NRC发布的《聚变能源系统的许可和监管》白皮书向委员们提出了聚变能的监管方法，还指出建立一个明确的“聚变能源许可和监管框架”用以规范聚变行业，对于促进其在未来几年的蓬勃发展至关重要。

英国是更早提出聚变能源战略的国家。2021年10月，英国政府发布了一项聚变能源战略。同时，还发布了一份聚变监管绿皮书，提出了聚变能源系统的监管方法。去年6月份，英国政府确认要立法明确聚变能的监管措施，修改法律将聚变能设施的监管从现有核设施监管和许可证申请中分离。

而我国目前还没有完善的聚变能技术开发、工业及政策体系。为加快推进聚变能开发进程，早日实现聚变能技术高水平自立自强、助推“双碳”目标的实现、促进能源新体系构建和保障国家能源安全，段旭如表示，应充分发挥我国现有核科技工业体系的作用，强化顶层设计和统筹，有目的有原则引导并调动核工程等相关优势单位积极参与核聚变能开发，有组织有分工地促进相关单位优势互补，协同攻关聚变堆核心关键技术，逐步完善我国聚变能源技术研发工业体系，推进核聚变能研发高质量发展。

结语

随着我国聚变领域技术成熟度和政策完善度的提高，将进一步吸引资本涌入聚变领域，国内商业化聚变企业或可迎来新机遇。

让我们携手共赴「“第一度电”在中国发出、“第一盏灯”在中国点亮」的目标愿景。

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