中国实际应用“人造太阳”不是梦！专访中科院合肥研究院等离子体物理研究所副所长

原标题:中国实用化“人造太阳”不是梦！访中国科学院合肥研究所等离子体物理研究所副所长

[环球时报记者赵觉聪张辉]编者按:环境污染、气候变化、资源匮乏...当今世界面临的许多危机都是因为能源问题，寻找一种清洁、安全、可持续的能源已经成为全球科学界的重大研究课题。参考太阳的核聚变反应，各国科学家开始探索如何利用地球上极其丰富的氘来制造“人造太阳”，为人类提供可持续的清洁能源。

在这个过程中，由中科院合肥研究院等离子体物理研究所研制的、被称为“东方超环”的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)是世界上最重要的实验平台之一。等离子体物理研究所副所长胡建生近日接受《环球时报》专访时表示，聚变能的科学可行性已经得到证实，80%以上的关键技术已经积累。中国有望在未来30-50年实现聚变能的实际应用。

如何创造一个“人造太阳”

环球时报:在“人造太阳”(磁约束聚变)领域，世界主要国家同台竞技。2006年建成的中国“人造太阳”EAST在研发路线和技术方向上有什么特点？

胡建生:聚变研究是一项非常复杂的系统工程，在关键物理问题和工程技术方面都极具挑战性。世界上各大聚变研究机构大多都有自己的聚变装置。我们建造并正在运行的“人造小太阳”，即全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)，是世界上第一台截面为非圆形的全超导托卡马克装置。

与国际上大多数采用常规磁体的短脉冲装置相比，EAST装置的研究方向主要是针对高参数长脉冲等离子体运行，探索高性能等离子体、先进稳态运行模式等高温等离子体稳定运行的一些关键物理和工程问题。目前，EAST拥有与国际热核聚变实验堆(ITER)最接近的工程技术条件(世界上最大的实验托卡马克核聚变反应堆，2020年组装完成，包括中国在内的30多个国家参与其中——编者注)，包括超导稳态磁场和大功率长时间加热能力，与ITER构型相似可承受高热负荷冲击的钨铜偏滤器系统，以及灵活的等离子体控制能力。

环球时报:EAST目前有哪些成就？整体研究水平处于什么国际水平？

胡建生:EAST建成运营以来，取得了一系列重要成果。去年5月，EAST实现了1.2亿摄氏度101秒、1.6亿摄氏度20秒的可重复等离子体运行，刷新了托卡马克实验装置运行的世界纪录。去年年底，EAST在注入能量1.73吉焦的条件下，实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，期间电子温度近7000万摄氏度。这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行时间最长的记录。

这些装置表明EAST成功验证了全金属主动水冷第一壁、高性能钨偏滤器、稳态高功率波加热、等离子体构型精确控制等一系列未来聚变堆的关键技术和方法。阐述了长脉冲高参数运行的基本要求和关键物理过程，在稳态长脉冲等离子体运行方面处于国际领先地位，为ITER和未来聚变堆发展提供了强有力的工程技术和科学理论支撑。

环球时报:最近，“人造太阳”开始了新一轮实验。请介绍一下这个实验的目标和进展。

胡建生:目前EAST刚刚开始了最新一轮的实验，处于调试阶段，已经初步建立了等离子体。此轮实验的主要目标是率先实现400秒高约束等离子体(ITER的运行目标之一)，并进行高功率加热的100秒等离子体实验。旨在进一步提高加热功率和等离子体约束性能，扩大等离子体参数范围，实现稳态等离子体运行的新突破，为实现ITER归一化参数级长脉冲等离子体运行奠定基础。同时，在全球范围内征集EAST实验方案，加强国内外合作，探索先进运行模式，深入研究等离子体关键物理，为ITER及未来聚变堆建设和运行提供关键科学技术验证。

开放国际实验基准

环球时报:基于EAST的国际合作越来越多，等离子体物理研究所也成立了国际聚变能联合研究中心。你能告诉我们一些这方面的情况吗？

胡建生:EAST已成为国内外等离子体物理和聚变科学家最重要的研究平台之一，引领磁约束聚变前沿研究，为引领国际科学计划奠定了坚实基础。参与EAST实验提案的合作伙伴包括来自欧美、日韩等发达国家和其他发展中国家的专家。目前，美国能源部仍将EAST列为未来美国磁约束聚变合作的首选装置。近年来，EAST国际实验提案占总提案的46%，EAST已成为全球开放共享的国际实验基准装置。合肥科学院等离子体物理研究所还与欧美、日韩、俄罗斯建立了政府间聚变框架协议，与120多个国际研究机构和组织建立了稳定的合作关系，与国际聚变界最重要的聚变研究单位签署了39项正式合作协议，成立了22个不同的工作组。

2017年，基于中法联合实验室的合作成果，还成立了中法聚变联合研究中心(SIFFER)。2017年，我们带领国际聚变专家共同发布了《北京聚变宣言》。参与签约的40多家国外科研机构表示支持，共同参与中国聚变堆的设计和建造。2018年底，我们发起成立了国际聚变能源联合研究中心，得到了国际聚变界的大力支持，也为我们下一步磁约束聚变国际大科学项目建设奠定了基础。

环球时报:中国在2006年正式签约加入ITER计划。中国科研机构和企业在其中扮演什么角色？

胡建生:聚变能源研究旨在解决人类能源问题，是国际科研合作参与度最高的科研领域。通过EAST装置的建设和运营，以及对ITER项目的深度参与，我们建立了最广泛的共享互利的国际合作网络。“十三五”期间，我们通过参与国际招标项目，成功获得了大量国际资金。以ITER项目为代表，承担了ITER采购包国内计划的70%，通过国际招标成功中标ITER PF6和ITER TAC1总装项目，成功进入欧洲核能工程建设市场。在参与ITER项目的过程中，先后有100多人被派遣长期驻留在法国ITER现场，参与领域基本涵盖了《ITER主机》的所有核心内容。20多名研究人员先后在ITER国际组织的国际评估组、专家组和工作组中担任重要职务。

离实际应用还有多远？

环球时报:“人造太阳”何时能真正持续提供清洁能源？能否介绍一下我们国家在这方面的路线图？

胡建生:这方面我们还在经历两条路径:一条是我们还得解决一些科学理论上的关键物理问题；另一个是工程技术。目前，EAST作为实验平台，仍将开展物理实验，包括国际联合物理实验，研究先进的稳态运行模式。与此同时，聚变堆主机关键系统的综合研究设施CRAFT正在建设中，计划于2025年完工。

基于EAST和CRAFT的研究和工程基础，我们正计划建造一个紧凑型聚变能源实验堆，实现燃烧等离子体并产生聚变能源，研究燃烧等离子体的关键物理问题，为未来建造聚变堆打下坚实基础。下一步，我们希望尽快启动CFETR(中国聚变工程实验堆)的建设，将研究投入实际应用，并瞄准未来聚变能源的开发和应用。同时，我们也将以多种形式深度参与ITER项目的组装、调试和运营，进一步提升科技实力，培养我们的聚变人才。

总体来看，我国经过这么多年的发展，聚变能的科学可行性已经得到证实，80%以上的关键技术已经积累。在国家和社会的大力支持下，中国聚变工程实验堆的建设和运行可以快速推进，预计未来30-50年将实现聚变能的实际应用。

环球时报:目前“人造太阳”的研究需要突破哪些关键技术瓶颈？

胡建生:“人造太阳”的最终研究目标是为人类提供清洁能源。鉴于这一长远目标，需要从物理研究、工程技术、经济等方面共同努力。，并全面进步，最终使聚变能成为可靠的能源。在物理学研究中，要解决的主要问题是燃烧等离子体的实现及其稳定性和自持性。工程方面，最关键的领域是高温超导磁体技术、氚回收、反应堆材料研发、聚变核安全等。在经济上，我们需要专注于能源转换和电网技术。

环球时报:“人造太阳”意味着一种可持续的清洁能源。这对中国以绿色低碳能源为主导的新型消费能源体系有什么意义？一些早期的成果转化了吗？

胡建生:世界主要国家都在积极从事聚变能源的研究和开发，这也是中国能源发展的长期战略目标。聚变能一旦成功实现，可以为国家和人类提供可持续的清洁能源，可以完全替代化石能源，对我国构建以绿色低碳能源为主导的新型消费能源体系，履行“双碳”承诺具有重要意义。在聚变能研究过程中，涉及的关键技术，包括等离子体、真空、低温、电源、超导磁体等技术，都得到了转化和应用。未来将进一步加强产业推广，在超导磁体、涡流制动、滤波器、绝缘件、低温设备、太赫兹探测、微波设备、特种焊接、特种检测等方面取得突破。为国民经济服务。返回搜狐查看更多。

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