受控热核聚变商用还有多远？

当前，以碳燃料为主造成的全球变暖和缺水两大生态问题正愈演愈劣。联合国报告指出，全球变暖很可能在10~25年之内超出《巴黎协定》将气温升高控制在1.5摄氏度以内的最低目标；全球面临缺水问题的城市人口将翻倍，从2016年的9.3亿增长到2050年的17亿至24亿。气候变暖和缺水问题如何解决？受控热核聚变商用是有效的手段。

煤、石油、天然气等传统能源都来自太阳能及其积累，而太阳靠热核聚变辐射能量。为什么不能应用发达的科学技术像太阳一样产生能量，而不再用太阳能在地球上积累的碳能源呢？受控热核聚变提供了解决思路。与现有的靠核裂变的原子能电站相比，以海水中丰富的氘和氚为原料产生的廉价能量，不但高效，而且无放射性。1克海水即相当于360升汽油。如果可以依靠廉价的可控热核聚变对丰富的海水进行淡化，就能解决缺水问题。

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而这一切，近期将成为可能。美国氦核能源公司于今年5月与微软签署了历史上第一份供应核聚变能源的合同，约定微软将在2028年获得至少5万千瓦的电力。氦核能源公司是第一家实现超过1亿摄氏度核聚变的企业，其“北极星”反应堆项目最早将于2024年成为世界首个实现净发电量的聚变发电机。氦核能源公司将发电成本降低至每千瓦时1美分。目前，美国平均发电成本为每千瓦时超过10美分，这样成本主要在耗电的海水淡化将可能大规模实施。

何时商用众说不一

1976年，美国曾做出于2000年以前实现聚变示范电厂联网的计划，并于1980年10月7日将其写入《磁聚变能量工程法》。但计划并未执行，反而不断削减预算。美国于20世纪90年代又把计划修改为2025年建成第一个示范电厂，以后该计划再被搁置，主要都是政治原因。

首先，一项重大科学研究商用的科学预测，应该由从事过这种研究的、一直密切关注至少30年的权威科学家做出，不能由其他领域的“权威”随意地发表说法。科研的历史已证明了这一点。

其次，预期差异的政治原因。一是美国这项研究领先，但由于美国控制了伊拉克和利比亚的石油，及使用了页岩气，已达到控制国际能源目的，因此商用计划被一再推迟。二是设在法国的ITER是一项国际合作计划，由于俄乌冲突使欧盟和英国注意力转移，ITER更难有效工作，所以计划推迟。三是科学研究与技术开发的合作问题。目前国内外科学研究与技术开发合作的层次、规模和密切程度都不如以往。四是多学科综合研究问题。这是一项多学科综合研究，不但包括系统论专家，甚至包括食品专家，而国内外受控热核聚变研究未能做到。五是受控热核反应器需要多种高要求的特殊材料，如强磁场、耐高温和致低温等材料，目前都达不到要求。

研发竞赛白热化

全球核聚变“三强”企业英国托卡马克能源公司、美国麻省理工学院的美国联邦聚变系统公司、加拿大通用聚变公司分别筹集了2.5亿至20亿美元以上的资金，均力争在21世纪30年代初期实现核聚变发电的商业化。

我国也做了有效努力，达到国际水平。2021年12月底，中科院合肥等离子体物理研究所的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现电子温度近7000万摄氏度的长脉冲高参数等离子体运行1056秒。2023年4月，EAST再次刷新世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。

受控热核聚变商用是国家科技、经济与可持续发展的头等大事，要加大战略性投入，建立有力、有效的机构，占领受控热核聚变商用研究的制高点，推动2035年至2040年实现受控热核聚变商用。

（作者系湿地生态修复全国重点实验室筹委会主任、中国雄安集团院士工作站主任）

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