现在有两条技术路径

据国际原子能机构的定义,核聚变反应是较轻的原子核结合成较重的原子核,这一过程会释放出巨大能量。尽管人类早就通过氢弹验证了核聚变蕴含的巨大能量,但在可控核聚变方面却始终进展缓慢,这是因为核聚变需要极高的温度和压力条件才能进行。

杜祥琬介绍说,为实现核聚变的条件,当前可控核聚变主要分为两条技术路径。其中之一是高功率激光作为驱动器的惯性约束核聚变,代表就是美国国家点火装置。它是世界上最大的激光装置,造价高达35亿美元,可以动用近200台激光器产生的高能激光集中轰击一个微小的核聚变材料靶标,以启动核聚变反应。杜祥琬透露,中国也有类似的高能激光装置。公开材料显示,中科院与中物院联合研制的“神光II”型高能量聚变激光器已于2000年建成投入运行。

而另一条技术路径是磁约束聚变,即用磁场约束超高温和高压的聚变物质。这个路线的主攻方向是托卡马克装置。杜祥琬表示,其典型代表是位于法国南部的“国际热核聚变实验堆(ITER)”,中国是这项计划的重要参与国。此外中国还在合肥、成都建造有自己的托卡马克装置,它们承担的就是开展获取可控核聚变能源的实验。

杜祥琬表示,对于可控核聚变的两种不同技术路线,学界的主流认识认为,托卡马克装置离实现商用级可控核聚变更有希望。

距离实用化还有多远?

美国能源部部长格兰霍姆表示,核聚变的商业化或许可能会在未来的“几个十年”内实现,大概率不会是之前预计的“五六十年”,但科学界普遍对于可控核聚变的商业化前景持谨慎态度。英国《金融时报》称,尽管该实验产生的能量比激光器输入的能量高,但光是激光器运行就需要约300兆焦的能量,就整个系统而言,产生的能量仍微不足道。此外,从聚变热能转化为电力的过程中还会有能量损失,“因此可以说,国家点火装置的实验结果是一项科学上的成功,但离提供可用的、充足的清洁能源还有很长一段路要走。”美国《华盛顿邮报》称,如果要制造足够大的设备大规模产生核聚变能量,将需要极其难以生产的材料。同时,反应产生的中子会给设备带来巨大压力,令其在反应过程中被摧毁。

杜祥琬表示,人类离实现可控核聚变的实用化,也就是造出所谓的“人造太阳”,现在还有距离,但要强调的是,人类离实现这一愿景并没有原理性的障碍,我们已经看到全人类为实现这一目标取得了许多技术进步和突破。“至于还要多久才能实现这一目标,有业内专家认为还需要二三十年,我认为可能需要的时间更长一点,相关领域专家曾对我说过一句话,核聚变能发电,点燃的第一盏灯会在中国亮起,对此我很赞赏,相信本世纪我们一定可以实现这一梦想。”