全國(guó)政協(xié)委員段旭如：揭秘“人造太陽(yáng)”背后的中國(guó)力量

3月22日，全國(guó)政協(xié)委員、中核集團(tuán)首席科學(xué)家段旭如在接受央視新聞?lì)l道采訪時(shí)，系統(tǒng)講述了我國(guó)聚變研究的跨越式發(fā)展歷程，回顧了我國(guó)“人造太陽(yáng)”從無(wú)到有、從追趕到領(lǐng)先的跨越式發(fā)展歷程，揭秘了“人造太陽(yáng)”背后的中國(guó)力量，并暢談未來(lái)能源發(fā)展現(xiàn)狀和前景。

一、從“熱”到“電”，從“實(shí)驗(yàn)”到“商業(yè)”的鴻溝

關(guān)于“聚變?nèi)绾伟l(fā)電”的，段旭如解釋其核心是將燃料加熱到上億攝氏度，形成“等離子體”并發(fā)生聚變反應(yīng)，釋放中子能量進(jìn)行發(fā)電。他同時(shí)指出，地球上沒(méi)有任何材料能直接承受如此高溫，必須依賴超強(qiáng)磁場(chǎng)將其約束在有限空間，不與容器直接接觸，這是磁約束技術(shù)的核心原理。

盡管一升海水的聚變能量理論上可抵300升汽油，且清潔安全，但是必須跨越“能量增益大于1”的臨界點(diǎn)，目前國(guó)際上也就磁約束實(shí)驗(yàn)的最高增益能接近1。段旭如強(qiáng)調(diào)“如果要實(shí)現(xiàn)商用發(fā)電，要求還要更高，增益值超過(guò)30。”

關(guān)于商業(yè)化的時(shí)間表，段旭如給出了清晰的路線圖：工程實(shí)驗(yàn)堆預(yù)計(jì)在2035年前后建成，示范堆在2045年前后建成。他說(shuō)，這是一項(xiàng)需要幾代人接力的宏偉事業(yè)，“我們老一輩干了一輩子，我們這一代馬上也要退休，也干了一輩子。下一代年輕人，現(xiàn)在三十幾歲的，能看到聚變發(fā)電，這是我們的希望。”

二、從“被拒之門外”到“啃下最硬的骨頭”

上世紀(jì)50年代，核聚變被列入國(guó)家科技規(guī)劃，幾乎與國(guó)際上核聚變研究同步。1984年，我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的首座磁約。數(shù)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置中國(guó)環(huán)流器一號(hào)建成運(yùn)行，為我國(guó)核聚變研究奠定了基礎(chǔ)。1985年，美蘇提出ITER及國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃，倡議通過(guò)國(guó)際合作開(kāi)展核聚變的研究。如今，ITER已成為全球規(guī)模最大、最具影響力的國(guó)際核聚變合作項(xiàng)目。

然而，當(dāng)1985年美蘇倡議發(fā)起ITER國(guó)際大科學(xué)工程時(shí)，初期的中國(guó)卻因研究水平存在十年以上的明顯差距，被“拒之門外”。

“我們?cè)鲃?dòng)希望加入，但初期因?yàn)檠芯克降牟罹啾痪芙^。”段旭如回憶道。轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在2000年前后，我國(guó)核聚變研究取得顯著進(jìn)展，加之國(guó)際形勢(shì)變化，中國(guó)終于在2003年被邀請(qǐng)以完全平等伙伴的身份，參與ITER計(jì)劃的規(guī)則制定與方案協(xié)商。“國(guó)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，聚變是未來(lái)能源的根本出路，不參與國(guó)際合作，差距會(huì)越拉越大。”段旭如說(shuō)。2006年11月，中國(guó)正式簽署ITER組織協(xié)定，成為承擔(dān)約10%預(yù)算、享有相應(yīng)權(quán)益的核心成員。

加入不易，擔(dān)當(dāng)更顯魄力。面對(duì)ITER項(xiàng)目中諸多艱巨的工程任務(wù)，中國(guó)團(tuán)隊(duì)主動(dòng)選擇了難度最大的挑戰(zhàn)之一——直接面對(duì)上億度高溫等離子體的“第一壁”部件研發(fā)。其工作時(shí)承受的熱負(fù)荷高達(dá)每平方米5兆瓦，技術(shù)難度極高，且無(wú)任何經(jīng)驗(yàn)可循。

“當(dāng)時(shí)協(xié)調(diào)復(fù)雜、經(jīng)費(fèi)有限，甚至有的合作企業(yè)是‘虧本’也要攻關(guān)。”段旭如說(shuō)，驅(qū)動(dòng)大家的是堅(jiān)定的信念：“通過(guò)做這項(xiàng)技術(shù)能使自身的能力和水平得到根本性提升。”自2004年啟動(dòng)研發(fā)，以核工業(yè)西南物理研究院為總體單位，段旭如負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了艱苦卓絕的技術(shù)攻關(guān)。

付出終獲豐碩回報(bào)。中國(guó)團(tuán)隊(duì)不僅圓滿完成任務(wù)，其交付進(jìn)度和質(zhì)量在各方中均表現(xiàn)優(yōu)異。2022年11月，我國(guó)完成ITER增強(qiáng)熱負(fù)荷第一壁全尺寸原型件的全部認(rèn)證，提前進(jìn)入批量生產(chǎn)與交付階段。這標(biāo)志著我國(guó)在該核心技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”、“并跑”到“部分領(lǐng)跑”的歷史性跨越，不僅為ITER裝置提供了至關(guān)重要的核心支撐，也為中國(guó)未來(lái)自主建造聚變工程實(shí)驗(yàn)堆奠定了堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。

三、從“國(guó)際貢獻(xiàn)”到“自主突破”：中國(guó)聚變開(kāi)啟新階段

段旭如指出，參與ITER項(xiàng)目的同時(shí)，我國(guó)自身的聚變研究裝備也在同步升級(jí)。從中國(guó)環(huán)流器一號(hào)到二號(hào)，再到中國(guó)環(huán)流器三號(hào)(HL-3)，我國(guó)自主建造的實(shí)驗(yàn)裝置能力不斷提升。

他特別提到，2025年，中國(guó)環(huán)流三號(hào)實(shí)現(xiàn)了“雙億度”運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)挺進(jìn)燃燒等離子體實(shí)驗(yàn)這一關(guān)鍵階段。目前，HL-3正進(jìn)行升級(jí)改造，計(jì)劃于2027年在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展聚變?nèi)紵龑?shí)驗(yàn)，這將是“從科學(xué)探索邁向工程驗(yàn)證的關(guān)鍵跨越”。對(duì)此，段旭如充滿信心：“至少中國(guó)環(huán)流三號(hào)在創(chuàng)造條件，前期的有些相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題已經(jīng)基本上解決了，有些正在解決。”

四、步入“第一方陣”的中國(guó)力量

談及中國(guó)核聚變研究的整體國(guó)際地位，段旭如判斷，中國(guó)已與歐美同處世界聚變研究“第一方陣”。段旭如舉例，“我們?yōu)镮TER研發(fā)的“第一壁”等核心部件，這些技術(shù)以前世界上誰(shuí)也沒(méi)做過(guò)。我們能把它做出來(lái)，并且通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，那在這個(gè)領(lǐng)域，我們就是國(guó)際上做得最好的。”

這種工程上的領(lǐng)先，直接轉(zhuǎn)化成了我們?cè)趪?guó)際規(guī)則制定中的話語(yǔ)權(quán)。段旭如補(bǔ)充，“我們主導(dǎo)的一項(xiàng)技術(shù)，成功推動(dòng)建立了國(guó)際聚變領(lǐng)域的一項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)是我們提出來(lái)的，這意味著相關(guān)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展路徑和需求，我們擁有更大的主導(dǎo)權(quán)。”

回顧這段征程，中國(guó)核聚變事業(yè)走過(guò)的是一條將自力更生的志氣、開(kāi)放合作的胸懷與接續(xù)奮斗的執(zhí)著熔鑄一體的道路。它生動(dòng)詮釋了如何通過(guò)深度參與全球最前沿的科學(xué)工程，在貢獻(xiàn)中學(xué)習(xí)，在挑戰(zhàn)中超越，最終實(shí)現(xiàn)從“受助者”到“貢獻(xiàn)者”乃至“領(lǐng)跑者”的角色蛻變。如今，隨著年輕一代科學(xué)家接過(guò)火炬，在“新質(zhì)生產(chǎn)力”的浪潮中，源自“人造太陽(yáng)”的清潔能源之光已愈發(fā)清晰，它不僅照亮著中國(guó)能源自主的未來(lái)，也正為人類共同應(yīng)對(duì)能源挑戰(zhàn)、探索永續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)著不可替代的中國(guó)智慧與中國(guó)方案。這場(chǎng)跨越數(shù)代人的夢(mèng)想接力，正在將終極能源的宏偉藍(lán)圖，加速繪就于現(xiàn)實(shí)的蒼穹。