《自然》点评:核融合竞赛 中国大陆跃居领先
中国全力投入核融合研究,跃居领导地位。(示意图:shutterstock/达志)
国际热核融合实验反应炉(ITER)是全球最著名的核融合科学计划,中国大陆也是主要参与国之一,然而,北京并未止步于参与国际计划而已,而是迅速加大本国核融合研究的投入。根据中国政府的5年计划,核融合研究设施被列为国家科技基础设施的重点计划之一。美国能源部官员估计,中国每年在核融合研究上的支出约为15亿美元,几乎是美国的2倍;英国官员表示,中国核融合领域的人才库数量为美国的10倍以上。
据《自然》(Nature)期刊近日报导,托卡马克装置(Tokamak)使用磁场约束超高温等离子体(等离子体即电浆),来达到核融合,但挑战在于如何稳定地维持这种高温状态。每天,中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP)电浆物理学家龚先祖和他的团队都会从早到晚进行约100次的电浆实验,远超其他国际设施的实验频率。先进实验超导托卡马克实验装置(EAST,原名HT-7U)虽然只是人类迈向核融合发电的过渡设施,但已经使中国在全球核融合研究竞赛中占有一席之地。
2006年中国启用了EAST,并创下了维持电浆数分钟的世界纪录,使其成为ITER的关键实验平台,迄今中国的核融合研究已有长足进展。根据2022年的核融合研究路线图,中国计划在2030年代建造中国核融合工程实验炉(CFETR),目标是达到1吉瓦(1000百万瓦)的核融合发电,若一切顺利,中国有望在未来几十年内建成核融合发电厂。
美国能源部华盛顿核融合能源科学办公室副主任阿兰(Jean Paul Allin)表示,中国现在每年在核融合领域上的支出可能达到15亿美元(约新台币480亿元),几乎是美国政府的2倍。
他还赞叹:「比投入金额更重要的是他们做事的速度,」阿兰说。
麻省理工学院(MIT)的核科学家怀特(Dennis Whyte)表示:「中国已从 25 年前的一个局外人发展成为拥有世界一流的能力。」
中国对核融合的投入不仅限于研究设施,还包括人才培养和工业发展。合肥的一个大型研发中心正在建设中,将成为CFETR以及未来核融合电厂的研发和制造中心。此外,中国还成立了中国核融合能源国家联盟,将资源整合以加速核融合技术的推进。
英国阿宾顿英国原子能管理局(UKAEA)的电浆物理学家孙红娟(音译,Hong Juan Sun)表示:「中国对于核融合人才培育的重视也使该国具备优势,他们在培养下一代方面确实付出了很多努力,」曾在欧洲联合环形加速器(JET)工作过的孙说。阿兰估计,中国有数千名核融合博士生,而美国祇有数百名。
虽然国际上有许多新创公司声称能更快实现核融合发电,但中国在政府支持下的集中资源和快速推进,使其在全球核融合竞赛中具备强大的竞争力。随着核融合研究的进展,中国有望在未来能源领域中成为全球领导者。