11月24日,燃燒等離子體國際科學計劃項目在合肥宣布正式啟動;緊湊型聚變能實驗裝置BEST研究計劃也同步面向國際聚變領域啟動。來自法國、英國、德國、意大利等10多個國家的聚變科學家齊聚,共同簽署了《合肥聚變宣言》,呼吁加強國際合作,共同推進聚變能源研發。

近日,緊湊型聚變能實驗裝置BEST進行杜瓦底座落位安裝。記者 徐旻昊 攝
這兩項國際合作既為全球核聚變研究按下“快進鍵”,也讓世界看到,合肥這座匯聚全超導托卡馬克裝置EAST、聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施CRAFT等裝置和平臺的創新之城,已崛起成為國際聚變研究的重要基地。
“人造太陽”正在這片創新的熱土上冉冉升起。
解決下一個更有挑戰的難題
核聚變,是一種理想的清潔能源,其原理與太陽發光發熱的機制相同。在太陽內部,高溫高壓的環境使得氫原子核能夠融合成氦原子核,釋放出巨大的能量。如果人類能夠在地球上實現核聚變,那么將獲得一種幾乎無限且清潔安全的能源。
經過國際聚變科學界數十年的合作與發展,聚變研究取得了一系列重大突破。今年年初,中國“人造太陽”EAST裝置再創世界紀錄,實現億度千秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行;聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施項目CRAFT穩步推進,一項項關鍵子系統逐步驗收……
當下,聚變研究依然面臨諸多重大挑戰,需要凝聚全球科學家的智慧與力量,開展更為務實、更為緊密、更為開放的國際交流與合作。
“EAST裝置主要是做穩態等離子體,是讓等離子體實現長脈沖穩態運行的一個實驗裝置。過去20多年,我們已經進行了15萬次放電,通過與美國、韓國等合作,解決了在穩態狀態下,控制等離子體的難題。”中國科學院合肥物質科學研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤說,BEST研究計劃是要解決下一個更有挑戰的難題——實現等離子體的氘氚自持燃燒。這是聚變工程研究的關鍵,意味著核聚變像“火焰”一樣,由反應本身產生的熱量來維持,是未來持續發電的基礎。
共同推進核聚變研究
中國科學院合肥物質科學研究院等離子體所牽頭發起燃燒等離子體國際科學計劃,中歐聚變研究團隊面向全球共同發布BEST研究計劃,這兩項計劃將通過設立開放科研基金、組織國際學術會議、搭建聯合實驗平臺、吸引外籍人才來華合作、建設國際化人才隊伍等方式,進一步整合國際聚變領域的合作資源,用國際聚變科學家的智慧力量研究聚變物理前沿問題。
BEST裝置作為我國下一代“人造太陽”,承擔“燃燒”使命。根據研究計劃,該裝置建成后將進行氘氚燃燒等離子體實驗研究,驗證其長脈沖穩態運行能力,力求聚變功率達到20兆瓦至200兆瓦,實現產出能量大于消耗能量,演示聚變能發電。
“BEST研究計劃將開啟燃燒等離子體物理研究,這對于聚變研究來說是非常關鍵的一步,計劃的發布也彰顯了國際科學家共同推進核聚變研究的協作精神。”法國原子能委員會磁約束聚變研究所所長布卡洛西表示,近二十年來,多次來到合肥開展學術交流,能在這里見證頂尖設施的飛速發展,深感榮幸,也期待未來能夠開展更多合作。
“自核聚變研究誕生之初,這項領域就是跨國界的協作事業。由于其復雜性,必須通過跨國界、跨實驗室、跨機構的深度合作才能攻克這一重大難題。”國際核聚變領域資深專家、英國著名科學家艾倫·科斯特利認為,目前,聚變實驗裝置已能產生聚變能量,但尚不足以滿足全球人類的能源需求,通過研發的穩步推進,未來幾十年內將實現這一重要突破。
國際聚變研究的重要基地
當天,十多個國家的聚變科學家共同簽署了《合肥聚變宣言》,倡議開放共享與合作共贏,鼓勵聚變領域的科研人員到合肥開展聚變合作研究,共同開創聚變能源的美好未來,實現人類的終極能源夢想。
為什么在合肥開啟“聚變之約”?
“經過半個世紀的創新積累和蓬勃發展,合肥科學島成為國際聚變研究的重要基地。擁有全超導托卡馬克裝置EAST等大科學裝置,還有正在建設、將面向世界開放的實驗平臺——聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施CRAFT,這些裝置和實驗平臺是解決前沿技術難題的利器。”宋云濤說,想要更好地發揮大科學裝置集群作用,需要全球聚變領域的科學家手拉手、肩并肩共同合作,攜手解決聚變能面臨的科學和工程問題。
開放合作,才能讓聚變研究行穩致遠。圍繞大科學裝置建設運行,中國科學院合肥物質科學研究院等離子體所已與50多個國家120余家科研機構建立了穩定的合作關系,托卡馬克裝置成為開放共享大科學裝置標桿,入選全球研究基礎設施高官會、國際經合組織和金磚國家大科學裝置開放目錄或典型案例。
合肥科學島還深度參與國際熱核聚變實驗堆ITER計劃近20年,是ITER中國工作組重要單位之一。ITER組織對此給予高度贊譽,稱其為該計劃的順利推進作出了重要貢獻。
“早在ITER項目啟動之初,這種多方合作模式就已形成,從那時起,秉持著協作精神,多方在緊密配合的合作框架下持續推進聚變研究。”布卡洛西表示,如今,《合肥聚變宣言》不僅延續了這一合作傳統,更將推動現有成果向更高水平發展。可以說,這種持續協作的模式對核聚變技術的成功應用至關重要。
從EAST裝置一次次刷新紀錄地穩態運行,到BEST計劃向燃燒等離子體發起挑戰,再到CRAFT設施為未來聚變堆鋪就基石,合肥科學島以其扎實的技術積累和開放的胸懷,成為全球聚變研究版圖的一塊重要拼圖。站在新的起點,合肥將與全球伙伴一道,共同邁向開發聚變能源的新征程。
(記者 鹿嘉惠)
責任編輯:王振華