可控核聚变还有多远？新一代人造太阳总设计师解答

中国聚变进入燃烧实验!近日，位于四川省成都市的新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度和电子温度1.6亿度。综合参数聚变三相乘大幅跃升，这是中国可控核聚变向工程应用迈出的重要一步。那么，燃烧实验后的下一步是什么?实现可控核聚变有多远?对此，“中国环流三号”总设计师钟武律在社交平台上发布了一份文件，以解释他的疑问。

钟武律表示，“双亿度”节点标志着中国在聚变能源研发的道路上成功跨越了一个关键门槛——中国的聚变设备具有与聚变燃烧相关的高参数运行能力。

核聚变之所以能够实现，本质上是为了使原本单独的原子核克服许多障碍并集成在一起;如果你想利用可控核聚变提供稳定的能量流，你需要让它们不断碰撞。这一过程需要满足极其严格的条件。核聚变装置和核聚变研究水平的衡量主要取决于三个参数：原子核温度(即燃料的离子温度)、等离子体密度和能量约束时间，当这三个参数相乘到一定值时，就可以实现核聚变反应，即著名的“聚变三相乘”。

钟武律解释说，“聚变三相乘”中有两个参数的提升与等离子体电流密切相关，一个是等离子体密度，另一个是能量约束时间。“我们从大量实验中得到的一个规律是，它将与等离子体电流成正比。因此，上次我们实现了数百万等离子体电流的放电，这意味着密度和能量约束时间可以大大提高。”第三个参数是原子核温度，这也与电流有关，但核心仍然取决于我们的加热系统。在这一轮测试中，我们的加热系统的能力和整个设备的运行控制水平得到了很大的提高，这可以大大大提高

他强调，实现核聚变是一场漫长的科技马拉松，需要不断解决关键问题。特别是原子核和电子温度应超过1亿度，这是一个很大的考验。中核集团核工业西南物理研究院自主研发了大功率核心束加热系统和大功率微波旋转管。“过去，这一切都取决于海外。目前，我们可以自行设计、建造和调整，完成工业化。当等离子体温度升高时，它将是“不诚实的”，具有可变性。我们突破了操作控制的难点，有效地控制了等离子体。”为了准确测量温度，团队独立开发了三个网格

中国环流三号

燃烧试验究竟是什么?什么时候会进行燃烧试验?

钟武律进一步解释说，为了实现核聚变，原子核的温度应该超过1亿度。达到这个温度后，将燃料放入燃料中。如果添加燃料，可能会发生大规模聚变反应。本次试验的有效性意味着它具备进行燃烧试验的基本条件。这一门槛已经过去。美国和欧盟的两个托卡马克装置已经实现了燃烧试验，但都已经退役。目前，燃烧试验尚未在运行设备中进行。“在燃烧试验的时间点，我们希望在两三年内对整个设备进行新的升级，然后实现堆芯级参数的运行。”

他指出，为了实现商业化，可控核聚变需要经历大约六个阶段，从全球聚变能源研发过程的角度来看，基本实现了一半以上的旅程。

第一阶段是探索原则，通过原则;第二阶段是进行大规模试验，获取大量数据和一些规则;第三阶段是进行燃烧试验，实现聚变反应，获得聚变功率;第四阶段是建造试验堆;第五阶段是示范堆;最后是商业堆。

目前，从全球角度来看，它正处于从燃烧试验到试验堆的过渡阶段。对中国来说，首先要进行燃烧试验，获得聚变功率。下一步是建造聚变堆，验证相关工程设计，以支持本世纪中叶实现聚变的商业化。

“目前，我们的实验设备只发挥了40%的能力。下一步，在全面升级整个设备后，我们将实现我们的设计目标，聚变测试，改进运行计划，探索如何更有效地改善‘聚变三相乘’。同时，我们可以研究一些尖端物理问题，如阿尔法颗粒的行为。然后，我们将扩大聚变功率，使聚变功率输出大于输入功率，这是我们未来商业应该实现的目标。”钟武律展望道。