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全国政协委员段旭如:聚变能商用,时间表有提前可能性

2025-03-10 09:47     来源:中国能源报     聚变能商用 核技术

“我国核聚变技术已从过去的跟跑到并跑,再到部分技术达到国际领先水平,目前已位于国际第一方阵。”两会现场,全国政协委员、中核集团聚变领域首席科学家段旭如 对《中国能源报》记者表示。

此外,段旭如还表示,从目前核聚变技术的发展来看,估计2050年前后将实现聚变能商用,因此20—30年应该是一个比较合理的预期。但也不排除随着高温超导、人工智能、先进材料等一批高新技术的发展,这个时间表在一定程度上有提前的可能性。

中国能源报: 在您看来,我国核聚变研发目前处于一个怎样的阶段?在国际上处于什么地位?近年来都取得了哪些重要进展?

段旭如: 通过几十年的发展,我国核聚变研发取得了长足进步,尤其是自参加国际热核聚变实验堆(ITER)计划以来,相关科研实力得到了极大提升。在聚变科研方面培养了一批具有国际视野的人才,建成了多座国际先进的研发平台,核聚变技术已从过去的跟跑到并跑,再到部分技术达到国际领先水平,目前已位于国际第一方阵,与国际同步处于科学研究向实验堆工程验证过渡的关键阶段。

近年来,我国核聚变研究又取得了一系列重要进展。在装置运行方面,国内当前规模最大、参数能力最高的新一代人造太阳中国环流三号(HL-3)实现150万安培等离子体电流高约束模运行,刷新了我国磁约束聚变装置等离子体运行参数纪录,标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。东方超环首次实现千秒级高约束模长时间放电,对于我国自主掌握托卡马克放电控制技术具有重要意义。

同时,我国聚变堆关键技术研发也取得了一系列重要进展。在聚变堆“点火”所需的外部加热技术方面,我国研发的射频负离子源中性束实现单级加速电压超160KV,平均束流密度超270A/m2,技术指标国际领先。在聚变堆涉核关键技术方面,我国ITER产氚包层系统率先通过了ITER设计评审,制造出全球首个全尺寸聚变堆产氚包层验证模块,率先完成ITER增强热负荷第一壁全尺寸原型件认证,并发布全球首项核聚变领域国际标准。继圆满完成ITER托卡马克主机安装第一阶段任务后,2024年中核集团牵头的中法联合体与ITER进一步签署真空室模块组装合同(SMSA),成为目前ITER项目主机安装的唯一承包商,这极大提高了我国在国际大科学工程中的参与度和话语权,为我国下一步自主建造聚变实验堆、示范堆奠定了基础。

中国能源报: 您曾预测,再过20—30年“人造太阳”将为人类提供清洁高效安全的新型能源 ,这个时间表有提前实现的可能吗?

段旭如: 核聚变能源的实现时间表是否会提前,取决于多个因素,包括研发投入、科技创新、人才队伍、监管法规等。当前,核聚变能研发正处于科学实验迈入实验堆工程的重大战略机遇期。而要实现聚变能源应用,仍面临诸多技术挑战。这包括聚变等离子体稳态燃烧、聚变堆耐辐照抗高热负荷材料、氚自持三大关键技术与挑战,以及聚变堆核安全、聚变堆热电转换等问题。实验堆-示范堆-商用堆的聚变堆工程发展路径,有助于充分释放技术风险,是核能走向能源应用的客观规律。

从目前核聚变技术的发展看,估计2050年前后将实现聚变能商用,因此20—30年,应该是一个比较合理的预期。但也不排除随着高温超导、人工智能、先进材料等一批高新技术的发展,这个时间表在一定程度上有提前的可能性。

中国能源报: 目前国内参与研发资源较多,如何有效利用这些资源,加快核聚变产业高质量发展?

段旭如: 可控核聚变是前沿颠覆性科技,具有技术难度大、投资成本高、研发周期长等特点,需要跨学科合作、长期积累和持续稳定投入。我国开展核聚变能研发已有60多年的历史,特别是通过深度参与ITER计划及我国政府对核聚变能源开发的重视,国内一批企业、科研机构、高校在核聚变装置科研、工程建设、聚变实验堆部件制造及大科学工程管理等方面培养了一定规模的人才队伍,积累了经验。

核聚变作为能源领域的未来产业备受市场关注,除了长期深耕该领域的相关科研机构、中央企业、高校,近年来国内部分民企以及社会资本也积极参与核聚变技术研发。然而,面对实现核聚变能源应用所亟待解决的一批关键技术挑战,如聚变等离子体稳态燃烧、聚变堆材料以及氚自持等,我国现有储备,无论是人才还是研发资源尚不足以应对,还需新建一些工程难度大、投资高的关键研发平台。

这需要国家统筹布局,充分发挥我国新型举国体制的优势,协调好现有优势科研团队力量,有效集中人才与资源集智创新。要利用好中央企业集团的科技创新主体作用,依托企业在工程设计、材料生产、装备制造等领域的产业赋能优势,通过组建产业联盟等方式,打通科研机构、企业等构成的创新链存在的“堵点”。要发挥好民营资本在产业孵化、市场运营等方面的优势,共同加快推动企业主导的“产学研用”协同创新。

此外,要不断探索优化协同范式,打造创新科技金融支持体系,鼓励商业资本积极参与和投入行业关键技术研发,形成开放包容、鼓励原创的新局面,共同促进我国核聚变能事业高质量发展。



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