全國政協(xié)委員段旭如：揭秘“人造太陽”背后的中國力量

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

一、從“熱”到“電”，從“實驗”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。他同時指出，地球上沒有任何材料能直接承受如此高溫，必須依賴超強磁場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，目前國際上也就磁約束實驗的最高增益能接近1。段旭如強調(diào)“如果要實現(xiàn)商用發(fā)電，要求還要更高，增益值超過30。”

關(guān)于商業(yè)化的時間表，段旭如給出了清晰的路線圖：工程實驗堆預(yù)計在2035年前后建成，示范堆在2045年前后建成。他說，這是一項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，核聚變被列入國家科技規(guī)劃，幾乎與國際上核聚變研究同步。1984年，我國自主設(shè)計建造的首座磁約。數(shù)核聚變實驗裝置中國環(huán)流器一號建成運行，為我國核聚變研究奠定了基礎(chǔ)。1985年，美蘇提出ITER及國際熱核聚變實驗堆計劃，倡議通過國際合作開展核聚變的研究。如今，ITER已成為全球規(guī)模最大、最具影響力的國際核聚變合作項目。

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

“我們曾主動希望加入，但初期因為研究水平的差距被拒絕。”段旭如回憶道。轉(zhuǎn)機出現(xiàn)在2000年前后，我國核聚變研究取得顯著進(jìn)展，加之國際形勢變化，中國終于在2003年被邀請以完全平等伙伴的身份，參與ITER計劃的規(guī)則制定與方案協(xié)商。“國家已經(jīng)認(rèn)識到，聚變是未來能源的根本出路，不參與國際合作，差距會越拉越大。”段旭如說。2006年11月，中國正式簽署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ITER項目中諸多艱巨的工程任務(wù)，中國團(tuán)隊主動選擇了難度最大的挑戰(zhàn)之一——直接面對上億度高溫等離子體的“第一壁”部件研發(fā)。其工作時承受的熱負(fù)荷高達(dá)每平方米5兆瓦，技術(shù)難度極高，且無任何經(jīng)驗可循。

“當(dāng)時協(xié)調(diào)復(fù)雜、經(jīng)費有限，甚至有的合作企業(yè)是‘虧本’也要攻關(guān)。”段旭如說，驅(qū)動大家的是堅定的信念：“通過做這項技術(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)隊開始了艱苦卓絕的技術(shù)攻關(guān)。

付出終獲豐碩回報。中國團(tuán)隊不僅圓滿完成任務(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，我國完成ITER增強熱負(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)志著我國在該核心技術(shù)上實現(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，也為中國未來自主建造聚變工程實驗堆奠定了堅實技術(shù)基礎(chǔ)。

三、從“國際貢獻(xiàn)”到“自主突破”：中國聚變開啟新階段

段旭如指出，參與ITER項目的同時，我國自身的聚變研究裝備也在同步升級。從中國環(huán)流器一號到二號，再到中國環(huán)流器三號(HL-3)，我國自主建造的實驗裝置能力不斷提升。

他特別提到，2025年，中國環(huán)流三號實現(xiàn)了“雙億度”運行，標(biāo)志著我國挺進(jìn)燃燒等離子體實驗這一關(guān)鍵階段。目前，HL-3正進(jìn)行升級改造，計劃于2027年在國內(nèi)率先開展聚變?nèi)紵龑嶒灒@將是“從科學(xué)探索邁向工程驗證的關(guān)鍵跨越”。對此，段旭如充滿信心：“至少中國環(huán)流三號在創(chuàng)造條件，前期的有些相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)問題已經(jīng)基本上解決了，有些正在解決。”

四、步入“第一方陣”的中國力量

談及中國核聚變研究的整體國際地位，段旭如判斷，中國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)以前世界上誰也沒做過。我們能把它做出來，并且通過測試驗證，那在這個領(lǐng)域，我們就是國際上做得最好的。”

這種工程上的領(lǐng)先，直接轉(zhuǎn)化成了我們在國際規(guī)則制定中的話語權(quán)。段旭如補充，“我們主導(dǎo)的一項技術(shù)，成功推動建立了國際聚變領(lǐng)域的一項國際標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)是我們提出來的，這意味著相關(guān)技術(shù)未來的發(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，中國核聚變事業(yè)走過的是一條將自力更生的志氣、開放合作的胸懷與接續(xù)奮斗的執(zhí)著熔鑄一體的道路。它生動詮釋了如何通過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)家接過火炬，在“新質(zhì)生產(chǎn)力”的浪潮中，源自“人造太陽”的清潔能源之光已愈發(fā)清晰，它不僅照亮著中國能源自主的未來，也正為人類共同應(yīng)對能源挑戰(zhàn)、探索永續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)著不可替代的中國智慧與中國方案。這場跨越數(shù)代人的夢想接力，正在將終極能源的宏偉藍(lán)圖，加速繪就于現(xiàn)實的蒼穹。