追求清潔能源的道路上，人類從未停止探索的腳步。B、HT-6M，以及我國第一個圓截面超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“合肥超環(huán)”(HT-7)，再到世界上第一個非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“東方超環(huán)”(EAST)的建成，都標(biāo)志著我國在核聚變領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就。
去年9月，在中央企業(yè)可控核聚變領(lǐng)域協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展研討會上，中國石油作為18家央企中唯一一家石油公司罕見出席，無疑為這一領(lǐng)域注入了新的活力。
近日，聚變新能(安徽)有限公司已完成工商登記變更，企業(yè)注冊資本由原先的50億元增至145億元，實(shí)現(xiàn)了近兩倍的增長。值得注意的是，在新增的股東名單中，出現(xiàn)了中國石油這一重量級且罕見的身影。
中國石油所選擇的投資對象，即聚變新能公司，在核聚變領(lǐng)域展現(xiàn)出了顯著的實(shí)力。據(jù)悉，聚變新能作為中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體物理研究所(以下簡稱“等離子體所”)在磁約束核聚變領(lǐng)域的成果轉(zhuǎn)化平臺，其技術(shù)底蘊(yùn)與研發(fā)實(shí)力均不容低估。
核聚變，這一被譽(yù)為“終極能源”的技術(shù)，其潛力之大令人嘆為觀止。從太陽這顆巨大的恒星，到每一顆閃爍的星星，都依靠著核聚變反應(yīng)釋放出巨大的能量。與核裂變相比，核聚變每公斤燃料產(chǎn)生的能量大約是前者的四倍，更是石油或煤炭的四百萬倍。更重要的是，核聚變反應(yīng)過程中不會排放二氧化碳或其他溫室氣體，而且不會像核裂變那樣產(chǎn)生高放射性、長衰變期的核廢料。這是因?yàn)橐坏┖司圩冄b置出現(xiàn)故障，反應(yīng)就會立即停止，從而確保了其安全性。
然而，要實(shí)現(xiàn)可控核聚變卻是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。與太陽依靠強(qiáng)大的引力實(shí)現(xiàn)自然核聚變不同，人類需要在地球上模擬出太陽的環(huán)境。這要求反應(yīng)過程中溫度要達(dá)到極高的水平，使燃料變成超過1億攝氏度的等離子體;同時，燃料密度也要足夠高，以增加碰撞的概率;此外，還需要在有限的空間里將等離子體約束足夠長的時間，使它們能夠抵抗排斥力、相互碰撞，并實(shí)現(xiàn)凈能量輸出。這一過程中，需要應(yīng)對上億度等離子體帶來的極端熱負(fù)荷、中子輻照引起的材料腫脹和變脆，以及高速等離子體流對材料的侵蝕和復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)等。
盡管面臨諸多挑戰(zhàn)，但可控核聚變領(lǐng)域仍取得了顯著的進(jìn)展。例如，2022年，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室首次在核聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)了“凈能量增益”，這標(biāo)志著人類向可控核聚變的目標(biāo)邁出了重要一步。同樣，我國全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)也在2023年創(chuàng)造了403秒穩(wěn)態(tài)高約束等離子體運(yùn)行時長的新紀(jì)錄，這對于加快實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意義。
隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，AI算力猛增，為可控核聚變的研究帶來了新的機(jī)遇。例如，DeepMind最新研究利用RL算法將等離子體形狀精度提升了65%，為托卡馬克裝置中的等離子體維持提供了有力支持。此外，高溫超導(dǎo)體等先進(jìn)材料的不斷發(fā)展也大大降低了可控核聚變實(shí)驗(yàn)堆的成本和建設(shè)周期。洪荒70的全部磁體系統(tǒng)都采用高溫超導(dǎo)材料加工建造，尺寸小、成本低，具有商業(yè)化發(fā)電的潛力。
在投資方面，可控核聚變領(lǐng)域也掀起了一股熱潮。過去十年間，有超過60億美元的投資涌入這一領(lǐng)域，涉及加拿大、英國、日本、中國等各國聚變公司。近兩年資本市場融資更是屢創(chuàng)新高，投資主體也逐漸由政府轉(zhuǎn)向私人投資。海外方面，OpenAI首席執(zhí)行官奧特曼已經(jīng)對核聚變企業(yè)Helion Energy投資了3.75億美元，并擔(dān)任其董事會主席;比爾·蓋茨、杰夫·貝索斯等億萬富翁也紛紛掏腰包支持核聚變公司。在我國，能量奇點(diǎn)、星環(huán)聚能、聚變新能等聚變企業(yè)也獲得了數(shù)億至數(shù)十億不等的投資，背后不乏中國石油、米哈游、紅杉種子等各行各業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。
世界各國政府也出臺了一系列聚變政策文件，以支持聚變技術(shù)在本國的發(fā)展。美國能源部發(fā)布的《聚變能源戰(zhàn)略2024》明確支持“聚變能源十年宏偉愿景”的實(shí)施。我國則在《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見》中明確提出，要聚焦核能、核聚變、氫能、生物質(zhì)能等重點(diǎn)領(lǐng)域，打造“采集-存儲-運(yùn)輸-應(yīng)用”全鏈條的未來能源裝備體系。
盡管可控核聚變的研究道路漫長而曲折，但人類對于這一“終極能源”的探索從未停止。正如一位科學(xué)家所言：“核聚變就像一座高山，雖然攀登艱難，但山頂?shù)娘L(fēng)景卻值得我們?nèi)プ非蟆?rdquo;正是這樣的信念和追求，推動著人類不斷向前邁進(jìn)，向著更加清潔、安全、可持續(xù)的能源未來邁進(jìn)。
