11月24日，中國科學(xué)院“燃燒等離子體”國際科學(xué)計(jì)劃正式啟動(dòng)，并面向國際聚變界首次發(fā)布BEST（緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置）研究計(jì)劃。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，被譽(yù)為“人造太陽”的可控核聚變裝置，其研發(fā)已邁入多路徑并行、快速迭代的新階段，商業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景加速顯現(xiàn)。
今年以來，中國“人造太陽”——全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“東方超環(huán)”（EAST）取得了重大突破，“成功實(shí)現(xiàn)1億攝氏度1066秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，再次刷新了世界紀(jì)錄。”中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所副所長(zhǎng)徐國盛表示，“中國‘人造太陽’包含超過200多項(xiàng)自主創(chuàng)新的核心技術(shù)。”在持續(xù)優(yōu)化千秒量級(jí)長(zhǎng)脈沖穩(wěn)態(tài)控制的同時(shí)，該所與多家機(jī)構(gòu)共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，孵化出質(zhì)子醫(yī)療、超導(dǎo)技術(shù)等產(chǎn)業(yè)化成果。
作為我國下一代“人造太陽”，BEST裝置肩負(fù)著實(shí)現(xiàn)等離子體“燃燒”的使命。根據(jù)研究計(jì)劃，該裝置建成后，將進(jìn)行氘氚燃燒等離子體實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證其長(zhǎng)脈沖穩(wěn)態(tài)運(yùn)行能力，力求聚變功率達(dá)到20兆瓦至200兆瓦，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出能量大于消耗能量，演示聚變能發(fā)電。
“我們將要進(jìn)入燃燒等離子體的新階段。”中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長(zhǎng)、等離子體物理研究所所長(zhǎng)宋云濤解釋，這是聚變工程研究的關(guān)鍵，意味著核聚變像“火焰”一樣，由反應(yīng)本身產(chǎn)生的熱量來維持，是未來持續(xù)發(fā)電的基礎(chǔ)。
BEST裝置采用緊湊型高場(chǎng)技術(shù)路線，通過制造更強(qiáng)的磁場(chǎng)，在更小的空間內(nèi)更有效地約束和壓縮等離子體，從而用更小的體積實(shí)現(xiàn)更高的聚變功率。這標(biāo)志著我國聚變研發(fā)重點(diǎn)從實(shí)驗(yàn)研究轉(zhuǎn)向了工程可行性與經(jīng)濟(jì)性的考量，成為通往商業(yè)化發(fā)電的關(guān)鍵一步。
“科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了雙向奔赴。”BEST裝置建設(shè)主體單位聚變新能（安徽）有限公司董事長(zhǎng)嚴(yán)建文表示。在他看來，BEST裝置本身就是一個(gè)巨大的商業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，零部件數(shù)量以百萬計(jì)。“我們?cè)缭绮季之a(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化能力，走通從基礎(chǔ)研究‘最先一公里’到成果轉(zhuǎn)化‘最后一公里’的創(chuàng)新路徑，孵化多家核聚變相關(guān)企業(yè)，部分已經(jīng)上市。”
統(tǒng)計(jì)顯示，合肥市已集聚近60家聚變能源企業(yè)。從上游超導(dǎo)線材企業(yè)夸夫超導(dǎo)，到中游主機(jī)設(shè)備制造企業(yè)曦合超導(dǎo)、聚能電物理，再到下游設(shè)計(jì)運(yùn)營企業(yè)聚變新能……聚變產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會(huì)聯(lián)結(jié)起200余家會(huì)員企業(yè)，覆蓋超導(dǎo)材料、磁體系統(tǒng)等十大環(huán)節(jié)，全鏈條產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)已初具規(guī)模。
這是11月24日拍攝的緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置（BEST）建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)（無人機(jī)照片）。新華社記者 周牧 攝
安徽省統(tǒng)籌組建的聚變新能（安徽）有限公司，打造了科研院所與經(jīng)營主體協(xié)同的創(chuàng)新聯(lián)合體。該模式既充分發(fā)揮中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等機(jī)構(gòu)的深厚技術(shù)積淀，又融合企業(yè)市場(chǎng)化運(yùn)作機(jī)制與資金優(yōu)勢(shì)，突破了大科學(xué)裝置傳統(tǒng)建設(shè)范式。通過市場(chǎng)化引才機(jī)制吸納全球頂尖工程技術(shù)人才，深度整合國內(nèi)外供應(yīng)鏈資源，顯著提升了聚變關(guān)鍵部件的自主研發(fā)能力，形成了技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)培育深度融合的創(chuàng)新實(shí)踐。
“十五五”時(shí)期將是中國聚變能源發(fā)展的關(guān)鍵階段，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)堆到示范堆、從科學(xué)驗(yàn)證到工程實(shí)現(xiàn)的重要跨越。宋云濤給出明確時(shí)間表：BEST裝置建成之后將開展燃燒等離子體物理實(shí)驗(yàn)，盡早演示聚變能發(fā)電，點(diǎn)亮“聚變能源第一盞燈”。
為推動(dòng)“人造太陽”的夢(mèng)想加速照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，我國從政策引導(dǎo)、國際合作、機(jī)制創(chuàng)新等多維度發(fā)力，構(gòu)建起支持聚變能工程化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的生態(tài)體系。多地已出臺(tái)相關(guān)配套政策：合肥依托“東方超環(huán)”打造聚變能源產(chǎn)業(yè)集群，吸引上下游企業(yè)集聚，形成百億元級(jí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模；四川聚變科創(chuàng)城則全力建設(shè)可控核聚變?nèi)蛐约夹g(shù)研發(fā)高地、產(chǎn)業(yè)發(fā)展集群、對(duì)外交流中心。
聚變技術(shù)的溢出效應(yīng)已悄然走進(jìn)日常生活。在醫(yī)療領(lǐng)域，源自聚變技術(shù)的超導(dǎo)質(zhì)子治療系統(tǒng)可精準(zhǔn)打擊腫瘤；在合肥地鐵站等公共場(chǎng)所，基于“人造太陽”監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的太赫茲安檢儀正守護(hù)人們安全。
“未來太赫茲技術(shù)還將應(yīng)用于腦機(jī)接口、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。”安徽中科太赫茲科技有限公司總經(jīng)理王宏北雄心滿滿，“我們有信心參與推動(dòng)核聚變能成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。”