中國為人類實現無限清潔能源之夢按下“加速鍵”

　　近期，中國可控核聚變研究捷報頻傳。繼4月12日中國全超導托卡馬克(EAST)實現403秒穩態高約束模式等離子體運行后，8月25日，新一代人造太陽“中國環流三號”首次實現100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行。高約束模式、403秒、100萬安培……這些關鍵技術難題的突破，標志著中國核聚變研究向“聚變點火”又邁出重要一步，也意味著人類獲取無限清潔能源的夢想正在照進現實。

　　能源問題一直是制約人類社會發展的主要瓶頸之一。今天，全球能源消耗量的82%來自于化石能源，由此產生的溫室氣體排放問題也為全球氣候變暖埋下禍根。另一方面，現有的核電站雖然不會產生溫室氣體，但核裂變反應卻可能帶來嚴重的核污染。1986年，切爾諾貝利核電站事故污染的土地面積超過4000平方公里，另有4000多人因核輻射引發的癌癥和其他疾病去世。當下，日本正在排放的核污染水，預計在1200天之后就會覆蓋整個北太平洋。核污染危害之大令人觸目驚心，因此，廢止核電的呼聲在全世界不絕于耳。

　　能源問題是一個戴在人類頭上的緊箍咒，而尋找清潔、豐富的能源則成為各國孜孜以求的目標。可控核聚變被譽為清潔能源領域的“圣杯”，由此也被寄予無限期待。與核裂變反應不同，核聚變反應沒有放射性，自然也就不會產生核污染。而且，核聚變的原料之一氘在海洋中的儲量極其豐富——每公升海水中就含有0.03克氘，在核聚變反應中可產生相當于燃燒300升汽油的能量。據稱，一旦可控核聚變技術獲得突破，地球海洋中的氘可供人類使用100億年。屆時，人類將一勞永逸地解決能源問題。

　　夢想是遠大的，但道路是曲折的。可控核聚變的實現條件極其苛刻：首先，需要制造1億℃以上的高溫環境，以克服原子核之間的斥力;其次，要保持足夠大的密度，以使原子核之間可以發生充分的碰撞;最后，還要保證足夠長的能量約束時間，以避免高溫等離子體的能量快速損失。在上世紀50年代，這三個條件被英國物理學家勞森總結為著名的“勞森判據”。根據勞森判據，只有當溫度、密度和約束時間這三個參數的乘積大于一定值時，核聚變的能量產出才能大于能量損耗，核聚變反應才能持續、穩定，也即成功實現“聚變點火”。

　　如今，中國的可控核聚變裝置已經能夠實現1.5億℃的運行，所以滿足第一項條件不成問題。而對于后兩項條件，科學家們發現等離子體的密度和能量約束時間恰恰與等離子體的電流成正比。也就是說，等離子體的電流越高，后兩個參數的乘積越高。經推算，100萬安培正是實現“聚變點火”的必要條件。因此可以毫不夸張地說，中國在該關鍵技術領域取得的突破，是人類可控核聚變發展歷程中的一座重要里程碑。

　　但我們同樣也應看到，前方的道路依然漫長。“聚變點火”的最終實現，需要集合全人類的智慧與努力。2006年，中國加入“國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃”，成為理事會的“七方”成員之一。ITER旨在建造反應堆級的核聚變裝置，以驗證和平利用聚變能的科技可行性。據稱，在建的ITER熱核聚變實驗反應堆是目前世界上的最大、最復雜的磁約束核聚變裝置。該裝置已于2020年啟動安裝，并計劃于2025年首次“點火”，2035年開始核聚變實驗。中國承擔了ITER建設中約9%的任務，并已成功完成其核心部件“增強熱負荷第一壁”的首件制造，為ITER的順利實施貢獻了“中國智慧”。值得一提的是，此次“中國環流三號”在取得技術突破的同時，也為ITER驗證了高約束運行模式的可行性。

　　核聚變行業曾經流傳著一個“50年魔咒”，即人類距離使用核聚變能永遠“還要50年”。可如今，隨著人類對于核聚變技術的認知愈加全面，一個又一個技術難關正在被攻克。尤其是ITER建設的有序推進，讓可控核聚變的商業化應用時間表逐漸清晰。中核集團核聚變堆技術領域首席專家段旭如曾向外界預測，到2050年左右，人類或將真正使用上核聚變能源。以此來看，人類正在走出“50年魔咒”，無限清潔能源之夢，有望在可預見的未來變為現實。而中國正在為實現這個偉大夢想按下“加速鍵”。

　　來源：中國網 中國網評論員 樂水