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中科院等離子體物理研究所所長宋云濤在“碳達(dá)峰碳中和科技論壇”上表示，聚變能是核能發(fā)展的最終目標(biāo)，聚變能可以為碳中和的實(shí)現(xiàn)做出重大貢獻(xiàn)。

在接受記者采訪時(shí)，宋云濤介紹，他們(團(tuán)隊(duì))已經(jīng)開始做未來核聚變發(fā)電站的工程設(shè)計(jì)，希望在國家大力支持下，在十年內(nèi)建成示范工程。

“人造太陽”EAST已穩(wěn)定運(yùn)行15年

宋云濤介紹，核聚變能是清潔低碳、安全高效的新能源。核聚變?cè)虾蜕晌餂]有放射性物質(zhì)，它是氘和氚發(fā)生反應(yīng)，不存在核泄漏等問題，即使出現(xiàn)危險(xiǎn)，也只是終止反應(yīng)，非常安全。

海水中蘊(yùn)藏著大約40萬億噸氘，一升水能夠提煉0.03g的氘，其發(fā)生聚變反應(yīng)釋放的能量相當(dāng)于燃燒300升汽油或者燃燒336公斤煤。這樣算來，地球上的海水可以供人類使用上億年。

上世紀(jì)50年代，第一顆氫彈成功試爆，但氫彈爆炸是不可控的核聚變反應(yīng)，不能作為提供社會(huì)生產(chǎn)和人類生活能源的手段。此后，人類致力于受控核聚變研究。

實(shí)現(xiàn)受控核聚變的條件十分苛刻，一是燃料需達(dá)到1億攝氏度以上的極高溫度(1億攝氏度的物質(zhì)處于等離子體態(tài))；二是具有足夠的密度，從而提高燃料原子核之間碰撞而發(fā)生核聚變反應(yīng)的概率；三是具備足夠長的能量約束時(shí)間，等離子體維持足夠長的時(shí)間，以便充分地發(fā)生聚變反應(yīng)，放出足夠多的能量。

宋云濤表示，我們國家獨(dú)立自主創(chuàng)新、協(xié)同攻關(guān)建設(shè)的大科學(xué)裝置——EAST(全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置)于2000年開工建設(shè)，2006年建成并投入運(yùn)行。

EAST是世界上首個(gè)全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，中文名稱為“東方超環(huán)”。EAST實(shí)驗(yàn)裝置可以對(duì)受控核聚變相關(guān)的前沿物理問題開展探索性的實(shí)驗(yàn)研究，通常被稱為“人造太陽”。其實(shí)“人造太陽”的反應(yīng)原理和太陽一樣，太陽每天釋放出大量的光和熱，因?yàn)樗膬?nèi)部不斷進(jìn)行核聚變。目前，EAST裝置穩(wěn)定運(yùn)行15年。

“人造太陽”零碳排放 可為碳中和做貢獻(xiàn)

核聚變是氘和氚發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生惰性氣體氦和能量，是零排放。聚變能是核能發(fā)展的最終目標(biāo)，聚變能可以為碳中和的實(shí)現(xiàn)做出重大貢獻(xiàn)。國際領(lǐng)域?qū)＜乙呀?jīng)提出較為完善的未來核聚變電站設(shè)計(jì)方案。我國也會(huì)在2060年前建成核聚變電站并廣泛應(yīng)用。

建設(shè)核聚變電站成本很高，超導(dǎo)磁體在其中占了約40%，超導(dǎo)材料目前還是非常貴的。但近十年，超導(dǎo)材料價(jià)格在下降，工藝和產(chǎn)品成熟了，價(jià)格會(huì)不斷下降。核聚變電站的經(jīng)濟(jì)性會(huì)越來越高。

另外，相較于其他電站，核聚變電站對(duì)人體和生態(tài)沒有影響，對(duì)資源的影響小，所以核聚變電站的外部成本最低。

我國核聚變研究了50多年，取得了一系列突破性進(jìn)展。中科院合肥研究院等離子體物理研究所正在承擔(dān)建設(shè)聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施(CRAFT)，這是國家“十三五”大科學(xué)裝置，其超導(dǎo)磁體系統(tǒng)有4層樓高，其中包含一個(gè)關(guān)鍵部件——極端工況下偏濾器系統(tǒng)，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的掌控。目前，工程設(shè)計(jì)已經(jīng)驗(yàn)收。

宋云濤介紹，目前已經(jīng)開始做未來核聚變發(fā)電站工程設(shè)計(jì)。希望在國家大力支持下，十年以內(nèi)建成小的示范工程，真正實(shí)現(xiàn)聚變堆發(fā)電。 

原標(biāo)題：中科院等離子體物理研究所所長宋云濤：已經(jīng)開始做未來核聚變發(fā)電站工程設(shè)計(jì)