“科幻電影《流浪地球2》中描述的‘重核聚變’是通過‘燒石頭’的方式實現(xiàn)行星發(fā)動機的能量供應(yīng)。”近日，全國政協(xié)委員、中核集團核聚變領(lǐng)域首席專家段旭如在接受《環(huán)球時報》記者專訪時表示，從當(dāng)前工程角度來講，“重核聚變”暫時還不屬于重點研究方向，然而現(xiàn)實世界人類利用輕核聚變實現(xiàn)聚變能源的利用指日可待。
人類離“行星發(fā)動機”有多遠(yuǎn)
春節(jié)檔熱門電影《流浪地球2》為人們展現(xiàn)了由“核動力”構(gòu)建的科幻場景，1月30日中核集團也展示了《流浪地球2》中“行星發(fā)動機”和由中核集團核工業(yè)西南物理研究院牽頭研發(fā)的中國新一代“人造太陽”裝置（HL-2M）以及中國環(huán)流器二號A（HL-2A）裝置的海報，引發(fā)熱烈討論。電影中的行星發(fā)動機是否真的有據(jù)可循？人類目前的科技水平距離實現(xiàn)行星發(fā)動機還差多遠(yuǎn)？對此，段旭如介紹稱，《流浪地球2》中描述的重核聚變是通過“燒石頭”的方式實現(xiàn)行星發(fā)動機的能量供應(yīng)。核聚變在宇宙中無時無刻不在發(fā)生，其原理是利用兩個較輕原子核的結(jié)合過程中質(zhì)量虧損從而釋放大量能量，最典型的例子就是太陽，時時刻刻在發(fā)生輕核聚變反應(yīng)，而電影中“燒石頭”的原料，其相對原子質(zhì)量要大得多，因此取名為重核聚變。
“然而從當(dāng)前工程角度來講，‘重核聚變’暫時還不屬于重點研究方向，因為實現(xiàn)重核聚變的條件比輕核聚變高太多，產(chǎn)生可觀的輕核聚變溫度需要1億攝氏度以上的高溫，而重核聚變所需溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1億攝氏度，這是目前難以實現(xiàn)的，”段旭如表示，如果說要用行星發(fā)動機推動地球逃離太陽系，總體來說這是一種基于科學(xué)基礎(chǔ)的美好想象，以目前的技術(shù)條件和技術(shù)路線來說，暫時無法做到。然而現(xiàn)實世界人類利用輕核聚變實現(xiàn)聚變能源的利用指日可待，相信經(jīng)過中國 “聚變?nèi)恕钡呐Γ磥砬鍧嵏咝У木圩兡茉匆欢ǹ梢暂斔偷角Ъ胰f戶。
“人造太陽”的研發(fā)目標(biāo)是成為示范核聚變電站
2022年11月，全球最大“人造太陽”核心部件“防火墻”在中國取得重大進展，國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃增強熱負(fù)荷第一壁完成首件制造，標(biāo)志著中國實現(xiàn)該項核心科技全球領(lǐng)跑，有力提升了我國在該領(lǐng)域的話語權(quán)。
在接受《環(huán)球時報》采訪時，段旭如表示，ITER是全球最大“人造太陽”，其模擬太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量，要滿足可控核聚變的條件，其燃料粒子的溫度需超過1億攝氏度，且還要產(chǎn)生大量極高能量粒子，關(guān)鍵部件“第一壁”，就是它的“防火墻”，直接面對燃燒的上億攝氏度等離子體與極高能量的粒子。“ITER增強熱負(fù)荷第一壁完成首件制造，核心指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計要求，具備批量制造條件，標(biāo)志著中國全面突破ITER增強熱負(fù)荷第一壁關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)該項核心科技持續(xù)領(lǐng)跑�！倍涡袢绶Q。
據(jù)段旭如介紹，中國參與ITER項目，一方面是為ITER計劃貢獻中國智慧和中國力量，另一方面也將極大提高我國核聚變研究水平，中核集團核工業(yè)西南物理研究院作為我國參與ITER計劃的重要技術(shù)支撐單位，承接了中國ITER關(guān)鍵部件研制任務(wù)絕大部分涉核部件的研制。通過整合國內(nèi)外優(yōu)勢資源，突破了多項工程技術(shù)難題，建立了ITER相關(guān)關(guān)鍵部件的設(shè)計、制造、檢驗的技術(shù)規(guī)范和測試平臺，極大地提高了我國核聚變技術(shù)水平。
目前國際聚變研究正處于氘-氚燃燒實驗與聚變堆關(guān)鍵核工程技術(shù)研發(fā)階段，段旭如表示，“人造太陽”計劃下一步重點是從氘-氚燃燒實驗階段逐步向聚變反應(yīng)堆工程與物理實驗階段過渡，最終進入示范聚變電站階段和商用聚變電站階段，實現(xiàn)聚變能和平利用�！爱�(dāng)然，這還有一段路需要走，多項工程和技術(shù)需要突破，比如自持燃燒等離子體的控制和運行、高耐輻照聚變堆材料、氚自持等，‘人造太陽’將致力于解決聚變堆相關(guān)工程和物理問題，為未來建造聚變示范堆奠定堅實基礎(chǔ)�！�
中國部分聚變技術(shù)國際領(lǐng)先
人類到底何時才能實現(xiàn)可控核聚變商業(yè)化運用，一直是公眾關(guān)注的焦點問題。段旭如表示，可控核聚變研發(fā)已經(jīng)從原理探索、大規(guī)模實驗逐步邁入到反應(yīng)堆工程實驗階段，現(xiàn)在我們對可控核聚變技術(shù)的認(rèn)知愈加清晰，特別是ITER項目的建設(shè)，即將讓第一個電站規(guī)模的聚變堆成為現(xiàn)實。
同時核工程很多技術(shù)有了長足進步，讓科研人員更加清楚地認(rèn)識到未來核聚變電站用到和需要攻克哪些技術(shù)。“若依托現(xiàn)有核科技工業(yè)體系的基礎(chǔ)，凝聚核工程領(lǐng)域具有專業(yè)經(jīng)驗和技術(shù)基礎(chǔ)的相關(guān)優(yōu)勢研究單位和企業(yè)，逐步搭建聚變能的技術(shù)開發(fā)體系和工業(yè)體系，集中力量開展核聚變工程和技術(shù)攻關(guān)，約三十年時間，也就是到本世紀(jì)中葉，相信人類可以使用上可控核聚變能源�！倍涡袢绶Q。
中國的可控核聚變研究早在20世紀(jì)50年代就開始了，幾乎與國際上受控核聚變研究同步。2006年，中國、歐盟、美國、俄羅斯、日本、韓國和印度共同簽署了國際熱核聚變實驗堆計劃啟動協(xié)定，該計劃是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國際大科學(xué)工程之一。同時也是中國以平等身份參加的最大國際科技合作項目。段旭如表示，參與ITER的十多年間，中國的聚變研究得到快速發(fā)展，磁約束核聚變研究從過去的跟跑步入并跑階段，部分技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。
段旭如稱，我國裝置平臺建設(shè)和能力提升，如中國環(huán)流器系列裝置和東方超環(huán)等，使得我國磁約束聚變研究實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，物理實驗不斷取得突破，并推動理論和大規(guī)模數(shù)值模擬的發(fā)展。2020年，中核集團核工業(yè)西南物理研究院建成我國新一代“人造太陽”裝置，具備了在堆芯級條件下開展先進物理研究的能力，并于2022年實現(xiàn)等離子體電流突破100萬安培（1兆安），創(chuàng)造了我國可控核聚變實驗裝置運行新紀(jì)錄，技術(shù)水平進一步得到提升。
