ZAKER 新闻湖北消息：人造太阳！武汉能干过美国吗？

1、" 人造太阳 " 是个啥玩意儿

那得先说说原子弹。它是利用核裂变原理瞬间产生巨大能量的，核裂变是指重质量的原子核（如铀和钚）分裂成两个或多个质量较小的原子核，在这分裂过程中释放出能量。瞬间分裂，就爆发出原子弹式的威力，利用核反应堆，控制其分裂速度和分裂的数量，就可将其能量用来发电。

（核裂变是这样的）

人造太阳不是制造原子弹的（理论上来说也是可以的），而是用来发电的。不过它与原子弹的原理恰恰相反，它是利用核聚变原理瞬间产生巨大能量的，核聚变是指轻质量的原子核（如氘和氚）在高温和高压条件下结合成一个更重的原子核，并释放出巨大的能量，从而用来发电。

（核聚变是这样的）

那么，有人要问了，不是有了核电站吗？为什么还要搞人造太阳呢？这个问题问得可好了！

一是反应条件不同。核聚变需要在极高温度（近亿度）和高压下进行；核裂变则相对容易发生，通常只需要中子的冲击。

二是释放能量大小不同。核聚变释放的能量通常比核裂变更大，因为它的反应过程中质量有所损失。

三是安全性不同。核聚变相对更安全，因为它不会自持维持链式反应，且即使发生意外，也不会演变成核泄漏或核爆炸；核裂变则存在核泄漏和核爆炸的风险。

四是放射性废物处理不同。核聚变产生的放射性废物相对较少，且具有较短的半衰期，更容易处理和处置；核裂变则会产生大量放射性废物，包括高放废物，其处理、储存和处置都是长期且困难的挑战。

五是材料更多更容易获取。核聚变的原材料是氚和氘，海水中天然存在的氘含量就有足足 45 亿吨，而核裂变要用到的铀和钚，又贵又稀缺。

" 人造太阳 " 其实就是利用核聚变原理发电，核裂变需要在一个反应里完成，核聚变也需要在一个装置中完成，这个装置就被我们俗称 " 人造太阳 "，让我们来看看它的模样吧！就是这样的——

（法国当地时间 2024 年 2 月 29 日，中国队安装的全球最大人造太阳）

2、大国竞争 " 人造太阳 "

去年 10 月，美国国家点火装置（NIF）成功 " 点火 " 两次，即实现可控核聚变净能量增益，让核聚变反应产生的能量多于这一过程中消耗的能量。至此美国科学家成功将点火次数增至四次。

这些点火实验中，NIF 不仅实现了净能量增益，效率与精度也在不断提高。最新的一次实验再刷记录——输入能量首次达到 2.2 兆焦，3.4 兆焦耳的输出能量也位列历次点火实验第二。NIF 向实现数十兆焦耳甚至更高产能的目标，又迈进了一步。这标志着美国核聚变实验进入新时代。

那么，我们中国咋样了呢？

位于安徽合肥科学岛上的世界首个全超导托卡马克装置东方超环 " 人造太阳 "，已经开启了新一轮物理实验。去年 4 月 12 日晚，经过十几年聚力攻关，EAST 成功实现稳态高约束模式等离子体运行 403 秒，刷新 2017 年的 101 秒世界纪录，实验现场一片欢腾。

目前，下一代 " 人造太阳 " 中国聚变工程实验堆已完成工程设计，未来瞄准建设世界首个聚变示范堆。

我国的科学家们已经实现了众多的突破，尽管在可控核聚变领域我们是后来者，但经过数年努力，我们已经跑在了全球领先阵营，相信未来经过不断努力，中国一定能顺利掌握可控核聚变发电。

与美国核聚变技术相比，中国所掌握的技术水平其实已经不相上下了，某些领域甚至超过了美国。

3、武汉 " 人造太阳 " 进展神速

去年 11 月，湖北省发改委正式批复了湖北省重大科技基础设施 " 磁约束氘氘聚变中子源预研装置 " 项目并立项。该装置将建设于武汉新城光谷科学岛，新建建筑面积 3.65 万平方米，建设期 5 年。

此项目由华中科技大学牵头，主要基于该校潘垣院士团队提出的原创性方案。潘垣院士是湖北宜昌人，今年已 90 岁高龄。这一辈子的科研中，他带动中国的超导电力、脉冲功率及应用、脉冲强磁场科学实现从无到有，从有到强。交谈中，潘垣院士说，在他所有的科研成果中，最让他骄傲也最牵挂的，就是 " 人造太阳 "。在中国，潘垣院士是首批开启磁约束核聚变研究的科学家。早在 1984 年，潘垣和磁约束核聚变研究所的同事们，凭借介绍苏联相关装置概况的 4 页纸，成功研制了 " 中国环流器一号 "，这是我国自主设计研制的第一个大型托卡马克实验装置。

（潘垣在画图）

主接线图、控制系统的逻辑图都是他自己画的，那时候年轻，晚上一搞就搞到 12 点，甚至更晚都有，逻辑的线路图画的大概个把月，装置很复杂，超高真空、外通电源好几套，一边画一边思考、讨论，反复修改，装置的尺寸配合总体是稳定的。

（潘垣院士与专家一起探讨核聚变科学技术问题）

2016 年，潘垣院士又将聚变材料锁定为氘元素，在国际上首创提出了新的技术路径——氘氘聚变。在湖北省、武汉市的大力支持下，项目获批后，在武汉新城光谷科学岛启动建设，装置的等离子体密度要比托卡马克高出百倍，温度也比托卡马克高出 5 倍。

湖北省重大科技基础设施 " 磁约束氘氘聚变中子源预研装置 " 项目总经理武松涛：" 海水里有大量的重氢，大概有 40 万吨，一吨海水中的氘聚变产生的能量，相当于 700 万吨汽油燃烧的能量，一个是环保，再一个它很高效。"

时下，潘院士团队正在对瞬间升温和能源回收方向，进行多类型实验，朝着终极能源的方向不断探索。潘垣院士说，这是他的收官之作，也是世界上最困难的科研工作。他可能看不到自己的收官之作在国际舞台大放异彩的那天了，但只要中国人能借此站上世界之巅，他就高兴。

现在世界上用的都是 " 氘氚 " 聚变，" 氘氘 " 聚变中子源在国际上没有，完全是中国人独立自主创造的，我们相信，集国家之力，担人类之重，武汉的、中国的人造太阳超越美国不是梦！

ZAKER 新闻 / 湖北出品

编辑：周鑫

编审：力名