據估算，太陽每秒鐘釋放的能量，可供全人類使用約70萬年。模擬太陽來產生無盡的清潔能源，也因此成為人類的“終極能源夢想”。
實現“人造太陽”之夢為什么難？當前全球以及我國的研發(fā)“進度條”走到了哪一步？在10月中旬于四川成都舉行的世界聚變能源集團第2次部長級會議暨國際原子能機構第30屆聚變能大會上，記者采訪到了最新消息。
人類構想的最復雜能源系統(tǒng)之一
自然界中，核聚變并不是“陌生”的現象。太陽猶如一個巨大的熱核聚變反應裝置，每時每刻都在進行著聚變反應——氫原子核持續(xù)碰撞聚變?yōu)楹ず瞬⑨尫懦鼍薮竽芰?，向地球輸送能源?/p>
然而，地球并沒有太陽那樣能夠維持核聚變的高溫高壓環(huán)境。造“太陽”的首要難題是創(chuàng)造出聚變所需的嚴苛環(huán)境。理論上，氘氚等離子體需加熱至超1億攝氏度，約為太陽核心溫度的6至7倍，才能克服原子核間的庫倫排斥力，使其發(fā)生持續(xù)聚變。
與會專家認為，可控核聚變將等離子體物理、核工程、材料科學等領域的難題集于一身，是迄今人類構想的最復雜能源系統(tǒng)之一。
未來，一旦人類成功點燃可控聚變的“火炬”，其影響將遠超技術突破本身，帶來全局性、系統(tǒng)性的深刻變革。作為理論上取之不盡、用之不竭的終極清潔能源，聚變能將從根本上破解人類對化石燃料的依賴；同時還將帶動超導材料、人工智能控制等前沿領域集群發(fā)展。
全球聚變能研發(fā)已進入新階段
記者從本次大會上了解到，全球聚變能研發(fā)目前已進入多路徑并行、快速迭代的新階段。
主流技術路線可分為磁約束和慣性約束兩大類，其中磁約束通過強磁場將高溫等離子體穩(wěn)定約束在真空容器內，實現長時間持續(xù)反應，托卡馬克和仿星器是其主要裝置類型；慣性約束則利用高能激光或粒子束在極短時間內壓縮并加熱燃料靶丸，使其達到聚變條件。
國際熱核聚變實驗堆（ITER）是目前全球規(guī)模最大的聚變科研工程，承載著人類和平利用聚變能的美好愿望，由多國合作建設，項目2020年啟動組裝，成功后將證明磁約束聚變科學與工程技術的可行性，為2040至2050年示范電站奠定基礎。
與會專家表示，當前，世界上幾個大型托卡馬克實驗裝置已可短暫實現聚變反應所需的嚴苛條件，但如何進一步提高聚變功率增益、改善等離子體的約束性能和穩(wěn)定性，維持長時間燃燒并獲得凈能量輸出，仍面臨巨大科學和工程考驗。
中核集團科技帶頭人黃梅介紹，中核集團目前正在按照“實驗堆—示范堆—商業(yè)堆”開展聚變堆的研發(fā)。預計在2027年左右開展燃燒等離子體實驗，在相關技術成熟之后開始先導堆的建設，在這一階段演示聚變能輸出之后，再開始商業(yè)堆建設。
中國面向未來積極推進國際合作
本次大會上，國際原子能機構聚變能研究與培訓協作中心落地成都，標志著中國在聚變能源領域的國際地位與影響力實現顯著躍升。
中國是世界上少數幾個有完整核工業(yè)體系的國家之一，在可控核聚變領域已形成以國家重大科技基礎設施為引領、產學研協同的創(chuàng)新體系。
2025年，“中國環(huán)流三號”首次實現原子核和電子溫度均突破1億攝氏度，標志著中國可控核聚變技術取得重大進展；
全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）在安徽合肥創(chuàng)造新世界紀錄，首次完成1億攝氏度1000秒“高質量燃燒”；
緊湊型聚變能實驗裝置（BEST）主機首個關鍵部件——杜瓦底座成功落位安裝，標志著項目主體工程建設步入新階段……
“中國將與國際原子能機構、國際熱核聚變實驗堆組織及各國一道，不斷推進全球能源創(chuàng)新可持續(xù)發(fā)展，促進人與自然和諧共生，為共建清潔、美麗、可持續(xù)的世界貢獻中國智慧、中國方案，讓聚變能更好造福人類。”國家原子能機構主任單忠德說。
據新華社
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揭秘精確測量太陽磁場的望遠鏡
在青海冷湖海拔4000米的賽什騰山上，一架特殊的望遠鏡正靜靜觀測著太陽。它不像傳統(tǒng)天文望遠鏡在夜間工作，而是在白天“直視”太陽，捕捉著一種肉眼看不見的光——中紅外光。
近日，國家重大科研儀器研制項目“用于太陽磁場精確測量的中紅外觀測系統(tǒng)”（簡稱AIMS望遠鏡）通過結題驗收，這架全球首臺中紅外波段太陽磁場專用觀測設備實現了哪些突破？未來有何科學潛力與研究前景？
突破瓶頸：直接測量太陽磁場
太陽磁場與生活息息相關，強烈的太陽磁場活動會引發(fā)太陽耀斑，影響地球的通信導航、電網安全。百年來，科學家們只能通過可見光波段“間接推算”太陽磁場。
AIMS技術負責人、中國科學院國家天文臺研究員王東光比喻：“以前太陽磁場測量在可見光波段，需要分幾步才能得到，這個過程會帶來很大誤差；AIMS在中紅外波段觀測，可以通過傅立葉光譜儀的太陽光譜直接獲得。”
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“這不僅是科研項目的成功，更是我國重大科研儀器研制能力的集中展示?！敝袊茖W院國家天文臺高級工程師馮志偉介紹，試觀測期間，團隊解決了雜散光干擾、探測器穩(wěn)定性等難題，為后續(xù)大型天文設備在高海拔地區(qū)的建設提供了重要參考。
高原堅守：每個數據都來之不易
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2018年的冬天，當第一批科研人員踏上賽什騰山時，這里還是一片荒原。沒有路，建塔材料全靠直升機吊運；沒有住所，科研人員棲身于集裝箱或簡易木屋；飲用水和食物需要人力背運上山。
2022年6月，當望遠鏡光學系統(tǒng)運抵冷湖后，原本在西安測試良好的設備光學質量突然下降。團隊花了兩個多月時間反復排查，最終發(fā)現是低溫導致膠體收縮使鏡面變形。設備不得不運回西安改進，這一往返就是大半年。
更大的挑戰(zhàn)還在后面。傅立葉光譜儀的電信號放大倍率極高，即使在設計和實施中都采取了電磁屏蔽措施，望遠鏡仍對其產生了干擾信號。團隊歷經20余個日夜，通過多層濾波、隔離和嚴格接地，終于在2023年7月15日首次成功接收到太陽光譜。
展望未來：讓空間天氣預報更精準
隨著AIMS望遠鏡正式轉入科學產出階段，帶來的不僅是基礎研究的成果，更有廣闊的應用前景。
通過對太陽磁場的精確觀測，為揭示太陽劇烈爆發(fā)中物質與能量轉移機制、研究磁能積累與釋放提供了新的數據支持。這將大幅提升對太陽劇烈爆發(fā)的預測能力，為空間天氣預報提供更精準的科學依據。
“就像氣象預報一樣，未來人類需要提前數天預測強烈的太陽活動，為衛(wèi)星運行、電網調度提供預警。對太陽磁場的深入理解是實現精準預報的物理基礎?！盇IMS課題負責人、中國科學院國家天文臺研究員鄧元勇表示，AIMS望遠鏡的建成填補了國際中紅外太陽磁場觀測的空白。
科學史上，每一次觀測技術的突破都帶來對宇宙認知的更新。AIMS望遠鏡的建成和使用，正是科學裝置從探索宇宙奧秘到服務社會的一個縮影。
據新華社
（責任編輯：梁艷）
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