每經(jing)記者｜石雨昕(xin)    每經(jing)編輯(ji)｜陳柯名    

能源(yuan)巨(ju)變正悄然而至！

有一種變革性能源(yuan)(yuan)技(ji)術，將(jiang)(jiang)顛(dian)覆當前的(de)能源(yuan)(yuan)結(jie)構。這(zhe)種技(ji)術獲取的(de)能量，未(wei)來將(jiang)(jiang)可以徹(che)底(di)替代石(shi)(shi)油、天然(ran)(ran)氣(qi)等(deng)化(hua)石(shi)(shi)能源(yuan)(yuan)。到(dao)那時，中國不(bu)再需(xu)要從中東、俄羅斯等(deng)地進口(kou)石(shi)(shi)油、天然(ran)(ran)氣(qi)，石(shi)(shi)油、煤炭等(deng)都將(jiang)(jiang)終結(jie)能源(yuan)(yuan)使命。

這種獲取能量的(de)技(ji)術是“可控核聚變”，比現(xian)在核動力、核電(dian)等使(shi)用(yong)的(de)“核裂變”技(ji)術更厲害(hai)，釋放的(de)能量更大(da)，只(zhi)需要1克燃(ran)料，其聚變所獲得的(de)能量，相(xiang)當于燃(ran)燒8噸石油，不產生(sheng)二氧化碳等溫(wen)室氣體(ti)，而且核廢(fei)物也更可控。

近年來，國際(ji)上相(xiang)繼實現磁約束、激光慣性約束核聚(ju)變，更接近未來能(neng)源(yuan)，國際(ji)上又掀(xian)起(qi)一波研發高潮。

 那么，在“可控(kong)核(he)聚變”研(yan)發方面(mian)，中國已(yi)走(zou)到哪(na)一步了(le)呢？

為了揭開可控(kong)核聚變(bian)的神秘(mi)面紗，《每日經濟新聞》記者(zhe)（簡稱每經記者(zhe)或(huo)記者(zhe)）專訪了國內核聚變(bian)領域(yu)權威專家(jia)之一——核物(wu)理學家(jia)、中(zhong)國科學院院士詹(zhan)文(wen)龍。

詹文龍曾擔任中國科(ke)學(xue)院(yuan)近代物理(li)研究所所長(chang)(chang)、中國科(ke)學(xue)院(yuan)副院(yuan)長(chang)(chang)以(yi)及國際純粹(cui)與應用(yong)物理(li)學(xue)聯合(he)會(hui)（IUPAP）第(di)27、28屆(jie)執行委(wei)員會(hui)副主席等，是(shi)這個領域的學(xue)術帶(dai)頭人(ren)。

可控核聚變有望

終(zhong)結化石能源

何為(wei)核(he)聚變(bian)？何為(wei)“可(ke)控”核(he)聚變(bian)？

據了解，目前，核聚(ju)(ju)變(bian)能(neng)源是(shi)將兩種(zhong)氫(qing)同位素（通(tong)常是(shi)氘和(he)氚）加熱到極高溫度，原子核熔合成質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)較輕的(de)(de)(de)氦和(he)中子，微小的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)差按愛因斯坦的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)轉換成巨(ju)大能(neng)量(liang)(liang)。所謂(wei)“可控”，意味著人們可以(yi)控制(zhi)核聚(ju)(ju)變(bian)的(de)(de)(de)開啟和(he)停止，核聚(ju)(ju)變(bian)的(de)(de)(de)反應(ying)速度和(he)規模可以(yi)隨時被調(diao)控，相當于可控的(de)(de)(de)“人造太(tai)陽”。

有資料(liao)表明，核(he)聚(ju)變(bian)原料(liao)所(suo)釋放出的(de)能量(liang)，比同質(zhi)量(liang)的(de)核(he)裂(lie)變(bian)原料(liao)所(suo)釋放的(de)能量(liang)要(yao)大(da)得(de)多。作為(wei)原料(liao)之一，氘在自然界中廣(guang)泛存在，每1升海水中含30毫(hao)克氘，而30毫(hao)克氘聚(ju)變(bian)產生(sheng)的(de)能量(liang)相當于300升汽油。

NBD：長(chang)久以來(lai)，為什(shen)么可控核聚變被視為解決人類能源問題的終極辦(ban)法？

詹(zhan)文(wen)龍(long)：首先，與現(xian)有能源相(xiang)比，核(he)(he)聚變(bian)(bian)的(de)(de)突(tu)出優勢是對(dui)環(huan)境(jing)非常友好。與化石(shi)燃(ran)料相(xiang)比，核(he)(he)聚變(bian)(bian)不產生二氧化碳等溫室氣體。與現(xian)有核(he)(he)裂變(bian)(bian)相(xiang)比，一方面，可(ke)(ke)控核(he)(he)聚變(bian)(bian)產生的(de)(de)廢(fei)物(wu)具有較短的(de)(de)放射性衰變(bian)(bian)壽命，從幾十(shi)萬至上百萬年(nian)縮短至可(ke)(ke)能的(de)(de)幾十(shi)年(nian)至100年(nian)以內，使得廢(fei)棄物(wu)管理更(geng)為可(ke)(ke)控；另一方面，這(zhe)些廢(fei)物(wu)釋放的(de)(de)熱(re)量較低(di)，進一步降(jiang)低(di)了安(an)全(quan)風險。

其(qi)次，核(he)聚變產生(sheng)的(de)能(neng)量(liang)(liang)密度(du)非(fei)常高(gao)，核(he)聚變能(neng)量(liang)(liang)釋放效率遠超傳統化(hua)學能(neng)源(yuan)的(de)燃(ran)(ran)燒，可達(da)百(bai)萬倍之差，如產生(sheng)聚變的(de)另一種(zhong)原(yuan)料(liao)(liao)氚由中子和鋰6反應(ying)釋放能(neng)量(liang)(liang)就比鋰電池高(gao)百(bai)萬倍。這意味著相(xiang)對較(jiao)小的(de)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)量(liang)(liang)可以產生(sheng)巨大的(de)能(neng)量(liang)(liang)。1克氘氚燃(ran)(ran)料(liao)(liao)聚變所(suo)獲得的(de)能(neng)量(liang)(liang)相(xiang)當于燃(ran)(ran)燒8噸石(shi)油(you)?。

此外，可控核(he)聚(ju)變技(ji)術(shu)(shu)的研發(fa)不(bu)僅有望解決能(neng)(neng)(neng)源問題，在(zai)研究過程(cheng)中也能(neng)(neng)(neng)推(tui)動相關技(ji)術(shu)(shu)領域(yu)的發(fa)展。比如，可能(neng)(neng)(neng)為超(chao)導、核(he)醫(yi)學帶來更多創(chuang)新應用，未來腫瘤治(zhi)療(liao)和(he)高精(jing)度診斷將更加(jia)(jia)普(pu)及(ji)，且價格親民。現在(zai)一個療(liao)程(cheng)可能(neng)(neng)(neng)需要20多萬元，未來，從設備(bei)制(zhi)造角度來看，可能(neng)(neng)(neng)就降到10來萬。加(jia)(jia)速器技(ji)術(shu)(shu)的進(jin)步也將使得設備(bei)小型化，更廣泛(fan)地惠(hui)及(ji)大(da)眾(zhong)。

NBD：目前，全球化石能源(yuan)占比(bi)仍然超(chao)80%，可控(kong)核聚變的運用，可以徹底(di)替代煤(mei)、石油(you)、天然氣(qi)等化石能源(yuan)嗎？

詹(zhan)文龍：從(cong)(cong)能源的角度來(lai)看，規模應用(yong)后，可控核聚(ju)變的運用(yong)，基本(ben)上可以替(ti)代石(shi)油、天然氣等(deng)化(hua)(hua)(hua)石(shi)能源的運用(yong)，從(cong)(cong)而徹底改(gai)變能源利(li)用(yong)形(xing)式(shi)。未(wei)來(lai)，化(hua)(hua)(hua)石(shi)資源就會(hui)以化(hua)(hua)(hua)工行業原材料?的形(xing)式(shi)呈(cheng)現，比如用(yong)化(hua)(hua)(hua)石(shi)能源提取(qu)出多種基礎(chu)化(hua)(hua)(hua)工原料，應用(yong)于纖維、塑料、橡(xiang)膠等(deng)化(hua)(hua)(hua)工產(chan)品的生產(chan)。

與歷史上的(de)蒸汽、電(dian)力革命相似，可控(kong)核(he)聚變也是作為潛(qian)在的(de)低碳(tan)能(neng)源變革，對經濟社會發展影響更大的(de)是在二次(ci)、三(san)次(ci)能(neng)源的(de)應用上，為未來(lai)社會的(de)能(neng)源結構(gou)與動(dong)力系統帶來(lai)顛覆(fu)性轉變。

以現(xian)在我們(men)核(he)能（核(he)裂變）利用為例(li)，除了核(he)能發(fa)電，核(he)技術在軍事、醫療等領域也(ye)得到(dao)了推(tui)廣和應用，軍事方面如核(he)潛(qian)艇(ting)、航母等大型艦艇(ting)運用核(he)裂變反(fan)應提(ti)供動力。在太空探(tan)索中，盡管(guan)成本較高，核(he)能（如放射性同位素熱電發(fa)電機）已被(bei)用于(yu)火(huo)星探(tan)測(ce)和月球探(tan)測(ce)任務。核(he)能也(ye)被(bei)用于(yu)小型設備，如心臟起搏器中的同位素電池。

NBD：未來可控(kong)核聚(ju)變裝置也可以實現小(xiao)型化嗎？甚至最(zui)終出現核動(dong)力(li)(li)飛機、核動(dong)力(li)(li)汽車(che)等工具嗎？

詹(zhan)文龍：盡(jin)管技術在(zai)不斷發展，核(he)能(neng)(neng)作為(wei)飛機動(dong)力源(yuan)在(zai)理論上也可行(xing)(xing)(xing)，然而(er)，核(he)能(neng)(neng)用于飛機等飛行(xing)(xing)(xing)器的(de)(de)前(qian)提是能(neng)(neng)否保證“絕對(dui)核(he)安(an)全”，因為(wei)核(he)電發生事(shi)(shi)故概率(lv)千萬分之一，遠(yuan)遠(yuan)小(xiao)于飛行(xing)(xing)(xing)器發生事(shi)(shi)故概率(lv)，一旦飛行(xing)(xing)(xing)器發生事(shi)(shi)故，誘(you)發的(de)(de)后果(guo)將比(bi)常規事(shi)(shi)故嚴重得(de)多。

未來想要(yao)商業(ye)利用可(ke)(ke)控核聚(ju)變(bian)提供能源(yuan)，除了需(xu)要(yao)解決(jue)聚(ju)變(bian)燃料的可(ke)(ke)持續循環和(he)抗聚(ju)變(bian)快中子(zi)輻照(zhao)材料外，肯(ken)定要(yao)考慮經(jing)濟性。到目前為止，我們主(zhu)要(yao)采用磁約束路線來實(shi)現可(ke)(ke)控核聚(ju)變(bian)，這種情況下，核聚(ju)變(bian)反應(ying)堆的規模會非(fei)常大，經(jing)濟性很難提高，性價比不高，所(suo)以，工程建設(she)方面，只能一邊建設(she)一邊改進(jin)技術(shu)，進(jin)行漸進(jin)式創新。

全(quan)球科學家都在

為2035 至2040 年

實現(xian)核聚變而努力

20世紀(ji)90年代以(yi)來，磁約束可(ke)(ke)控核聚變科學(xue)原理得到證實，當(dang)前已進入工程可(ke)(ke)行性(xing)研究階(jie)段(duan)，國際熱(re)核磁約束核聚變裝置(ITER)為代表的一(yi)批裝置投入運行將是可(ke)(ke)控聚變作為低碳能(neng)源的新里程碑(bei)，政府、私(si)人投資(zi)有望(wang)快速推動(dong)行業進入商業化階(jie)段(duan)。

NBD：中國(guo)已經承諾在2060年(nian)前實現碳中和，而能(neng)(neng)源轉型是實現這一目標的關鍵。您認(ren)為在2060年(nian)可(ke)控核聚變能(neng)(neng)實現嗎？

詹文龍：據我了解，現在(zai)國際上對(dui)中國在(zai)2060年實現碳(tan)中和(he)的(de)(de)目標大多持樂觀態(tai)度。盡管預計到2060年前，核聚變可能(neng)(neng)尚不能(neng)(neng)擔(dan)當主(zhu)角，核裂變技術(shu)的(de)(de)進步仍不足以滿足碳(tan)中和(he)規模要求(qiu)，但(dan)中國在(zai)太(tai)陽能(neng)(neng)、風能(neng)(neng)、水電(dian)和(he)核電(dian)等(deng)清(qing)潔(jie)能(neng)(neng)源領域(yu)的(de)(de)發(fa)展勢頭(tou)強勁，多種能(neng)(neng)源的(de)(de)綜合運用，預期能(neng)(neng)夠有效支撐碳(tan)中和(he)目標的(de)(de)實現。此外，在(zai)核電(dian)領域(yu)，隨著技術(shu)進步和(he)規模擴大，核電(dian)將逐步替代煤電(dian)，成(cheng)為電(dian)網中穩定供電(dian)的(de)(de)重要組成(cheng)部分。

我認為，2060年之前依(yi)靠可控(kong)核(he)聚變技術實(shi)現(xian)規(gui)模(mo)(mo)性供電是不現(xian)實(shi)的(de)(de)。目(mu)前，全球能源(yuan)供應依(yi)然主要依(yi)賴于化石能源(yuan)以及部分可再(zai)生(sheng)能源(yuan)（例如風光水(shui)電）等，國(guo)際能源(yuan)總署展(zhan)望全球核(he)電規(gui)模(mo)(mo)將提高2~3倍。但(dan)是可控(kong)核(he)聚變技術肯定(ding)會(hui)有所進展(zhan)，預計(ji)能達(da)到示(shi)范性階段，即展(zhan)示(shi)其能夠產出穩定(ding)電力的(de)(de)能力，能否實(shi)現(xian)大規(gui)模(mo)(mo)商業應用仍是未知數。

NBD：全(quan)球可控核(he)聚變領域(yu)技術研究進展如何(he)？人類何(he)時能真正用(yong)上這種技術獲取的能源？

詹文龍：從技(ji)術成熟度的(de)角(jiao)度來看(kan)，我(wo)們(men)可(ke)(ke)以把一項科(ke)研技(ji)術從無到(dao)有到(dao)商業(ye)規模應用(yong)分(fen)為(wei)9級(ji)(ji)(ji)。目(mu)前全球的(de)核(he)聚變技(ji)術大約處(chu)于4到(dao)5級(ji)(ji)(ji)的(de)水平，要(yao)達(da)到(dao)商業(ye)化應用(yong)的(de)9級(ji)(ji)(ji)，還需(xu)要(yao)解(jie)決燃料(liao)、材料(liao)、安(an)全性(xing)、可(ke)(ke)靠性(xing)和經濟性(xing)等方面(mian)的(de)問題(ti)。預計(ji)需(xu)要(yao)歷經三(san)五十(shi)年的(de)時間，才能從基礎研究轉向較為(wei)穩定可(ke)(ke)靠的(de)技(ji)術，達(da)到(dao)示(shi)范應用(yong)級(ji)(ji)(ji)別，這大概處(chu)在6到(dao)7級(ji)(ji)(ji)水平。

目前，全(quan)球(qiu)科學家(jia)都在為(wei)(wei)2035 至2040 年實現(xian)核(he)聚(ju)變而努力，但將其轉化(hua)為(wei)(wei)商業應(ying)用還面臨諸多挑戰，例如經濟性。到2060年，核(he)聚(ju)變發(fa)電的經濟競爭力與其他(ta)能源相(xiang)比仍存在不確定性，因為(wei)(wei)現(xian)在太(tai)陽能發(fa)電已經算得(de)上是(shi)“白菜價”了，最(zui)低已進入0.1元/KWh(沒(mei)儲能)。

若真正實(shi)現可(ke)控核聚變(bian)

是無(wu)限(xian)的能源

據(ju)了解(jie)，目前，磁(ci)(ci)約(yue)束(shu)(shu)核聚(ju)變與慣性約(yue)束(shu)(shu)核聚(ju)變，被認(ren)為是實現可(ke)控(kong)核聚(ju)變的(de)(de)(de)(de)兩種(zhong)重(zhong)要(yao)方式(shi)。其中，磁(ci)(ci)約(yue)束(shu)(shu)聚(ju)變通過低密(mi)度長(chang)時(shi)間燃燒(shao)的(de)(de)(de)(de)方式(shi)實現氘(dao)、氚等離子體(ti)的(de)(de)(de)(de)自持(chi)燃燒(shao)，并將這種(zhong)燃燒(shao)維持(chi)下去(qu)。想要(yao)實現核聚(ju)變需要(yao)高溫、高密(mi)度和(he)足夠長(chang)的(de)(de)(de)(de)反應時(shi)間，以上三(san)個(ge)參數同時(shi)達到一定標準才能發生自持(chi)的(de)(de)(de)(de)核聚(ju)變反應，以保證能量的(de)(de)(de)(de)有效釋放和(he)穩定輸出。

NBD：我們通常理解(jie)可(ke)控核聚變是無限的(de)能(neng)源，是這樣的(de)嗎？

詹文龍：可控核聚變(bian)反應(ying)前(qian)后(hou)的(de)微小質量(liang)差按愛因斯坦(tan)的(de)能(neng)(neng)量(liang)質量(liang)轉換成巨大(da)能(neng)(neng)量(liang)，目前(qian)，使用的(de)是氘氚(chuan)反應(ying)，這(zhe)是所有(you)聚變(bian)反應(ying)中最容易實現的(de)聚變(bian)。雖然理論上氘氚(chuan)核聚變(bian)可視為接近(jin)無(wu)限(xian)的(de)能(neng)(neng)源(yuan)，氘在(zai)自然界(jie)中廣泛(fan)存在(zai)，海洋(yang)中就有(you)豐富的(de)氘資源(yuan)，常被科普(pu)為“取(qu)之不盡”的(de)元(yuan)素。然而，真正的(de)核聚變(bian)反應(ying)涉及到氘與氚(chuan)的(de)結(jie)合。

氚是一種放射性(xing)核素(su)(半衰期約為12.3年)，自然界中基本不存在。理論(lun)上(shang)，氘氚聚變反(fan)應(ying)中釋放的(de)(de)一個快中子(zi)可與鈹反(fan)應(ying)產(chan)生2個慢(man)中子(zi)，將(jiang)鋰分解成氦和氚，但技(ji)術的(de)(de)可行性(xing)需要實驗驗證(zheng)。

此(ci)外，這個(ge)反應的前提是(shi)有一個(ge)正在運行的聚(ju)變反應堆，商業規(gui)模反應堆本(ben)身也需(xu)要足夠的氚(chuan)(超過(guo)全球目前的儲量)來啟(qi)動。如果燃料(liao)自持的理論得(de)到驗證，那么可控核聚(ju)變確實是(shi)無(wu)限的。

NBD：核(he)(he)聚(ju)變反應中材(cai)料(liao)(liao)需要承受高達上億攝(she)氏度的(de)(de)高溫(wen)，而目前(qian)我(wo)們所擁有(you)的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)，只能承受千攝(she)氏度級別的(de)(de)溫(wen)度，有(you)些(xie)人認(ren)為材(cai)料(liao)(liao)耐高溫(wen)將成為可控核(he)(he)聚(ju)變研究(jiu)最(zui)大的(de)(de)挑戰，您認(ren)同嗎(ma)？

詹文(wen)龍：材(cai)料(liao)耐高溫(wen)(wen)似乎是(shi)一個巨大的限制，然而這并(bing)不(bu)是(shi)主(zhu)要問題(ti)(ti)。在(zai)磁約(yue)束(shu)(shu)核聚(ju)變中，高溫(wen)(wen)下(xia)的粒子(zi)會(hui)(hui)電離成帶電粒子(zi)，在(zai)強(qiang)磁場的約(yue)束(shu)(shu)下(xia)，這些(xie)帶電粒子(zi)不(bu)會(hui)(hui)直(zhi)接撞擊材(cai)料(liao)表面，從而避免(mian)了高溫(wen)(wen)對(dui)材(cai)料(liao)的直(zhi)接損害。磁約(yue)束(shu)(shu)容器是(shi)真空壓(ya)力材(cai)料(liao)制成的，更大的難題(ti)(ti)在(zai)于核聚(ju)變中子(zi)強(qiang)輻照的問題(ti)(ti)。中子(zi)不(bu)帶電，它們能夠穿透材(cai)料(liao)對(dui)材(cai)料(liao)造成輻射損傷。

氘氚反(fan)應產生的中子能(neng)量比現有裂變反(fan)應的要高，對(dui)材料的抗輻(fu)照性(xing)能(neng)提(ti)出了更高要求。截至目前(qian)，全球(qiu)還沒有一(yi)個真正的高強度聚變中子源來測試材料，因此，需要進行更基(ji)礎的研究。

值得(de)(de)一提(ti)的是(shi)，近年來，中國在核聚變研(yan)究(jiu)方(fang)(fang)面(mian)特別(bie)是(shi)在長(chang)脈沖條件下的高溫或高密度運行方(fang)(fang)面(mian)保持(chi)了世界紀錄，尤其是(shi)在超導磁約束(shu)(shu)等(deng)技術(shu)難題上取得(de)(de)了突(tu)破，超導材料以(yi)及(ji)大型(xing)磁體(ti)在ITER研(yan)制處(chu)于主要(yao)承(cheng)建者，在高溫超導及(ji)磁體(ti)的研(yan)發及(ji)應(ying)用方(fang)(fang)面(mian)走到國際(ji)前(qian)列，并在全球聚變研(yan)究(jiu)領域保持(chi)了一定(ding)的先進性(xing)。比如東方(fang)(fang)超環(huan)（EAST）首次實(shi)現403秒高約束(shu)(shu)模等(deng)離子體(ti)運行，相應(ying)提(ti)高在ITER的話語權。

▲東方超環自主(zhu)設計研制出高度集成的世界上首(shou)個全超導(dao)托卡馬克主(zhu)機(ji) 圖片(pian)來源：中國科(ke)學院等離子體物(wu)理研究所(suo)官網

NBD：中國(guo)可控核(he)聚變領域(yu)研究進展(zhan)如何？在國(guo)際上有哪些優勢(shi)？

詹文(wen)龍(long)：中國(guo)除了在(zai)(zai)穩態(tai)高約束模式(shi)等離子(zi)(zi)體運行(xing)技(ji)術方面(mian)展現(xian)出時間持續長的(de)優勢(shi)外，在(zai)(zai)強(qiang)流加速(su)器(qi)(qi)研(yan)(yan)(yan)發(fa)利(li)用方面(mian)也具(ju)有一(yi)定(ding)優勢(shi)。強(qiang)流離子(zi)(zi)超導(dao)直線加速(su)器(qi)(qi)，其(qi)速(su)流功率比國(guo)際(ji)上高近一(yi)個數量級，特別是實現(xian)了百(bai)千瓦百(bai)小時穩定(ding)運行(xing)。利(li)用加速(su)器(qi)(qi)驅動(dong)先進(jin)核裂(lie)變(bian)能系統是更先進(jin)的(de)核電系統，預(yu)計十年后將進(jin)入(ru)商業運行(xing)。中國(guo)科學(xue)院近代物理研(yan)(yan)(yan)究所的(de)強(qiang)流離子(zi)(zi)加速(su)器(qi)(qi)技(ji)術將具(ju)備開(kai)發(fa)出可(ke)以符(fu)合(he)研(yan)(yan)(yan)究聚變(bian)燃料(liao)(liao)、材料(liao)(liao)研(yan)(yan)(yan)發(fa)的(de)強(qiang)中子(zi)(zi)源(yuan)，如果能列入(ru)“十五五”國(guo)家(jia)重(zhong)大科技(ji)基礎(chu)設施建設，將在(zai)(zai)國(guo)際(ji)上領先進(jin)行(xing)我們前面(mian)提到的(de)燃料(liao)(liao)自持和材料(liao)(liao)問題的(de)研(yan)(yan)(yan)發(fa)。

NBD：為什(shen)么(me)我們中國(guo)強流離子加速器能夠(gou)從激烈的(de)國(guo)際(ji)科研競(jing)速中脫穎而出(chu)？您預計什(shen)么(me)時候能有明顯科研突破？

詹(zhan)文(wen)龍(long)：我(wo)國(guo)社(she)會主義(yi)體制(zhi)(zhi)優勢(shi)是(shi)集中資源辦(ban)大事，特別跨世紀后國(guo)家加(jia)大對(dui)研究投入，加(jia)上人才(cai)強國(guo)戰略，長期穩定的(de)基礎研究和(he)國(guo)家重大科技基礎設施(shi)研發，在束流物理(li)方面取(qu)得突破、在先進(jin)制(zhi)(zhi)造水平(數字(zi)孿生、工(gong)藝及測試水平)上的(de)提高及重離(li)子治療(liao)的(de)應用，使我(wo)國(guo)在離(li)子加(jia)速器研發上走(zou)到國(guo)際前列。

我(wo)們(men)說(shuo)在核聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)研究中，激(ji)(ji)光慣(guan)性核聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)是一種發(fa)展較(jiao)快(kuai)可控慣(guan)性聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)方法(fa)。美國(guo)國(guo)家聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)中心利用超強激(ji)(ji)光成(cheng)功(gong)觸發(fa)兆焦(jiao)規模的(de)核聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)反應，我(wo)國(guo)在這個(ge)(ge)領(ling)域的(de)研發(fa)估計2030年也(ye)能(neng)(neng)實現聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)反應。然而，這種方法(fa)的(de)電和激(ji)(ji)光轉(zhuan)換效率相對(dui)較(jiao)低，整個(ge)(ge)過程中的(de)能(neng)(neng)量(liang)轉(zhuan)換效率不到5%。這意味著，盡管(guan)激(ji)(ji)光慣(guan)性核聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)在實驗中取得了一定成(cheng)功(gong)，但其效率不足以用于商業發(fa)電。

相(xiang)比之(zhi)下，強(qiang)流重(zhong)離(li)子慣性(xing)聚(ju)變(bian)驅動源是(shi)國際學術界公認的一(yi)種理想(xiang)慣性(xing)聚(ju)變(bian)能的方法(fa)，強(qiang)流重(zhong)離(li)子束能量轉換效率高達30%、十赫茲重(zhong)復頻(pin)率、束流最后傳輸器(qi)件離(li)靶(ba)5米以上(避免被爆(bao)炸損壞)、加(jia)速器(qi)長(chang)期穩定(ding)運行且可維護，重(zhong)離(li)子慣性(xing)聚(ju)變(bian)反應的能量放大(da)倍(bei)(bei)數可達千倍(bei)(bei)。

重離子慣性聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)的難點在于達(da)到爆炸(zha)要(yao)求(qiu)的能(neng)量密度比強(qiang)流(liu)(liu)加(jia)速器高(gao)出千(qian)(qian)萬倍。上世紀70年(nian)代開(kai)始，國際上很多人(ren)研究(jiu)，但強(qiang)流(liu)(liu)加(jia)速器方(fang)面的技(ji)術(shu)研究(jiu)進(jin)展相(xiang)對慢，近十年(nian)來，我(wo)國在強(qiang)流(liu)(liu)束流(liu)(liu)物理方(fang)面取得突破、在高(gao)能(neng)量密度物質發現新性質找到了更高(gao)效的聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)方(fang)法；2025年(nian)將(jiang)建成國家(jia)重大科技(ji)基礎(chu)設施“強(qiang)流(liu)(liu)重離子加(jia)速器研究(jiu)裝置”，隨(sui)后，重離子束流(liu)(liu)可達(da)到高(gao)能(neng)量密度狀態(tai)條件，實現百千(qian)(qian)焦小規模的聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)“爆破”實驗，使國際重離子慣性聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)進(jin)入新的里程碑。

一(yi)旦實現小規(gui)(gui)模的聚(ju)(ju)變“爆破”，下一(yi)步我們將聚(ju)(ju)焦于擴大(da)規(gui)(gui)模并優化(hua)能(neng)(neng)(neng)源轉(zhuan)換過程，包(bao)括把百千焦束團(tuan)(tuan)能(neng)(neng)(neng)量的加速器(qi)增強到兆焦束團(tuan)(tuan)、提高效(xiao)(xiao)能(neng)(neng)(neng)、束團(tuan)(tuan)的重頻及開發高效(xiao)(xiao)能(neng)(neng)(neng)的能(neng)(neng)(neng)源收集轉(zhuan)換系統，將核聚(ju)(ju)變反應釋放的能(neng)(neng)(neng)量轉(zhuan)化(hua)為電能(neng)(neng)(neng)等實用(yong)(yong)能(neng)(neng)(neng)源形式，推動(dong)可控核聚(ju)(ju)變的應用(yong)(yong)。

記者|石雨昕

編輯|陳柯名(ming)?易啟江 杜恒峰

視覺|劉青彥

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