全国政协委员段旭如：参与国际合作有利于提升我国可控核聚变竞争力

【环球时报-环球网 报道 记者 樊巍 冷舒眉】万物生长靠太阳，儿歌里唱的“种太阳”，正在从梦想变为现实。2月29日，全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆（ITER）组织与中国核工业集团（以下简称中核集团）牵头的中法联合体正式签署真空室模块组装合同。这也是中国在成功安装其心脏设备之后，再次承担其核心设备的安装任务。在全球范围内，中国的可控核聚变技术水平究竟如何？为何中国在全球最大“人造太阳”中扮演的角色越来越重要？今年“两会”期间，全国政协委员、中核集团核聚变堆技术首席专家段旭如就相关问题接受了《环球时报》记者专访。

可控核聚变技术被认为将引发人类新的能源革命，是人类解决能源问题的最优解。目前，美、俄、日、欧等国家和地区都在积极推进这一颠覆性技术的研发，筹划自主设计建造核聚变堆，希望通过开展大规模核聚变反应堆的工程设施设计、建造，能在未来核聚变能的商业开发和应用中获得主导权。

“可控核聚变是前沿颠覆性技术，具有资源丰富、环境友好、固有安全等优势，是目前认识到的，是最终解决全球能源和环境问题， 推动人类社会可持续发展的重要途径之一。”全国政协委员、中核集团核聚变堆技术首席专家段旭如接受《环球时报》记者采访时介绍称，掌握该技术就意味着人们未来有望获得几乎无限的清洁能源，能源危机将有望得到彻底解决。

目前，人类对于可控核聚变的主流技术路线主要集中为惯性约束核聚变和磁约束核聚变两种。2022年12月，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置实现了聚变输出能量大于激光输入能量，聚变反应的能量增益(Q)大于1，该可控核聚变实验装置就属于惯性约束聚变装置。而多国合作的“国际热核聚变实验堆(ITER)”计划、国内熟知的新一代人造太阳“中国环流三号”等都属于磁约束聚变托卡马克装置。

其中，“国际热核聚变实验堆(ITER)”是一个能产生大规模核聚变反应的托卡马克，旨在模拟太阳发光发热的核聚变过程，该实验堆由中国与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方共同实施。我国于2006年正式签约加入该计划。计划实施以来，中方始终恪守国际承诺，为计划的顺利推进贡献了中国智慧和中国力量。

“此次中方负责的真空室模块组装，对整个ITER项目的成功起到至关重要作用。”段旭如介绍称，ITER真空室模块组装是将主机大型部件环向场线圈、真空室和真空室冷屏在装配大厅进行集成组装后，整体吊装到托卡马克堆坑内。其中，环向场线圈用来提供约束反应堆上亿度等离子体的环向强磁场。真空室位于装置中央区域，用来承载被磁场约束的等离子体，为等离子体形成和维持提供所需的高纯净环境。真空室冷屏主要作用则是为超导磁体提供热屏蔽，保障低温超导磁体稳定运行。“真空室模块组装是ITER项目的一个重要里程碑，标志着ITER主机安装已进入最后冲刺阶段。”

据了解，自2008年以来，中国承担了“国际热核聚变实验堆(ITER)”18个采购包的制造任务，涉及磁体支撑系统、磁体馈线系统、电源系统、辉光放电清洗系统、气体注入系统、可耐受极高温的反应堆堆芯“第一壁”等核心关键部件。中国在ITER计划中的作用愈发重要。

段旭如认为，我国在ITER计划中正发挥越来越重要的作用，得益于国家工业和政府长期以来对可控核聚变研究的重视和支持，尤其是通过参与ITER计划，国内可控核聚变科研水平得到极大提升，技术水平逐渐由跟跑到并跑、局部领先。

“我国的托卡马克工程建设和相关物理实验已步入国际第一方阵。聚变堆重要部件的工程技术和制造工艺取得了关键性突破，部分技术水平国际领跑。一批企业、科研机构、高校在托卡马克工程建设、聚变实验堆部件制造及大科学工程管理等方面培养了人才，积累了经验，我国在核聚变研究领域国际话语权不断加大。在材料生产、大型装备制造等领域已逐渐形成对外优势，这些优势将为我国可控聚变工程技术高水平发展提供强有力的技术支撑。”段旭如称。

与此同时，近年来，我国自主建设运行的新一代“人造太阳”——“中国环流三号”性能不断提升，装置运行纪录不断刷新，2023年，中国环流三号成功实现了100万安培等离子体电流下的高约束运行模式，标志着我国磁约束核聚变装置运行水平迈入国际前列。中国在积极参与全球最大“人造太阳”ITER研制相关工作的同时，自主建设运行的中国环流三号也不断取得突破，未来中国在国内外“种下”的两个“太阳”之间如何协作互补？

段旭如表示，ITER是实验堆，其目标是验证在400秒时间内聚变增益Q大于10，以及在3000秒时间内聚变增益大于5等条件下的聚变堆科学和工程技术可行性。“中国环流三号”是国内当前规模最大、参数能力最强的磁约束核聚变大科学实验装置，旨在为实验堆关键科学和技术问题提供前期验证和解决方案，包括堆芯级等离子体运行、涉核诊断以及涉氚工程技术、偏滤器高热负荷控制等，是我国聚变能研发实现跨越式发展的重要依托。未来几年，“中国环流三号”将冲击更高等离子体运行参数，逐步将聚变等离子体核心综合参数“聚变三乘积”和离子温度提升至堆芯级水平，打造国际领先的燃烧等离子体大科学实验平台，支撑我国深度参与ITER实验，更好地消化吸收ITER研究成果，为我国自主设计建造运行聚变先导工程实验堆奠定基础。

“ITER是全球规模最大、影响最深远的国际合作项目之一，是国际可控核聚变研究数十年来的集大成者。我国通过参与ITER工程，消化吸收ITER研究成果，积累氘氚燃烧等离子体物理、聚变堆稳态运行控制、聚变核安全、氚燃料处理、大型超导磁体、大型低温技术、先进涉核诊断技术等一批聚变堆关键科学和工程技术经验，对我国下一步自主设计建造和运行聚变先导工程实验堆具有重要支撑作用。”段旭如称。

在段旭如看来，当前气候变化和能源安全等问题已成为全球面临的共同挑战，核聚变能作为未来的清洁安全高效能源，对于人类社会的可持续发展具有重要意义，中国在这一领域积极参与国际合作具有重要意义。

“要实现核聚变能源应用，当前国际仍面临一些亟待解决的重大科学和技术挑战，主要包括氘氚聚变等离子体稳态自持燃烧、聚变堆材料以及氚自持等。开展国际合作分享研究成果和技术经验，推动全球核聚变科技创新，是加速可控核聚变技术的研发进程的有效手段。可以说，我国及ITER其他方这些年可控聚变技术研发水平与能力的提升，很大程度上得益于ITER计划这一合作平台。通过参与国际合作，有利于提升自身研发能力和国际竞争力，对于我国自主掌握可控核聚变技术，抢占国际未来能源发展战略制高点具有重大意义。”段旭如称。