美公司和行业专家担心核聚变领域被中国赶超：他们要赢了

【文/观察者网 张菁娟】“数十年来，美国在核聚变领域一直处于领先地位。现在，中国有望赢得这场竞赛。”美国有线电视新闻网（CNN）9月19日发文渲染中美间的高科技竞争。

文章称，新的核聚变公司在中国如雨后春笋般涌现，中国在核聚变领域的投入也超过美国，这令美国公司和行业专家愈发担心，美国在清洁能源方面正在逐渐丧失在该领域的早期领先优势。

核聚变技术指的是氢同位素氘和氚在极高温条件下发生聚变并释放能量。在地球上，核聚变的原料储量极其丰富，几十年来，这种技术一直被认为有潜力提供大量无排放电力，且不会产生长期放射性核废料。

近年，多国可控核聚变逐步从实验堆迈入工程堆阶段。不过，迄今为止开发出来的机器所产生的能量仅勉强够烧开一壶水。

美国能源部聚变能源科学办公室负责人阿兰（Jean Paul Allain）告诉CNN，中国政府正大力支持该领域，估计每年在核聚变上投入10亿至15亿美元。相比之下，拜登政府每年的投入仅为8亿美元左右。

“对我来说，比开支更重要的是他们做这件事的速度有多快。”阿兰说。

文章指出，美国自20世纪50年代初便开始解密核聚变能源研究，但起步较晚的中国近年来加快步伐赶超。《日经新闻》发布的行业数据显示，自2015年以来，中国的核聚变专利数量激增，目前已超过其他任何国家。

文章称，上海初创企业能量奇点能源科技有限公司（下称“能量奇点”）只是中国飞速发展的一个例子。

成立于2021年的能量奇点仅用3年的时间，就设计、研发和建造了洪荒70装置，成功实现等离子体放电。这是全球首台全高温超导托卡马克装置，也是全球首台由商业公司研发建设的超导托卡马克装置，创造了全球超导托卡马克装置研发建造的最快纪录。洪荒70具有自主知识产权，国产化率超过96%，其全部磁体系统均采用高温超导材料加工建造，凸显了中国核电技术的“长期积累”。

洪荒70成功放电 视频截图

托卡马克装置是一种高度复杂的环形机器，该装置采用高温超导（HTS）材料来包裹被加热至太阳表面温度以上的同位素等离子体，有望成为核聚变发电厂的核心设备。

文章称，对于一家研究世界上最难物理学难题之一的新兴公司来说，能量奇点对未来非常乐观，这种乐观源于它的底气。据联合创始人杨钊透露，该公司迄今已获得约1.1亿美元（折合人民币约为7.8亿元）的资金支持。此外，该公司研发的洪荒70装置还采用了高温超导磁体，为全球首例。

未来，能量奇点将投入研发下一代强磁场高温超导托卡马克装置——洪荒170。该装置以实现氘氚等效能量增益（Q）大于10为目标。该公司的目标是在2027年完成洪荒170装置建设。届时，洪荒170将会是全世界尺寸最小、成本最低的能够实现10倍能量增益的托卡马克装置。

美国核聚变工业协会（FIA）首席执行官霍兰德（Andrew Holland）说，相比之下，美国的托卡马克装置已经老化，需要依靠日本、欧洲和英国的机器来推进研究。

霍兰德表示，中国正在建设一个耗资5.7亿美元的聚变堆主机关键系统综合研究设施园区，预计2025年完工。

“我们没有类似的园区。美国普林斯顿等离子体物理国家实验室（PPPL）已经对其托卡马克进行了10年的升级改造。美国另一个运行中的DIII-D托卡马克也已经有30年的历史。”他强调，美国国家实验室压根没有现代化的核聚变设施。

位于安徽合肥的聚变堆主机关键系统综合研究设施园区效果图 “庐阳发布”微信公众号

文章认为，随着中国在科研方面的投入，托卡马克概念也在迅速发展。中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。有消息人士透露，测试的温度是7000万摄氏度。

英国原子能机构的马斯洛夫（Mikhail Maslov）称，这是一个“重要的里程碑”。

近年来，中国在核聚变领域捷报频传，但也面临着一些挑战。中核集团首席科学家刘永在广西南宁“核能创新·低碳未来”论坛上指出，核聚变堆面临三大技术挑战：一是燃烧等离子体问题，二是抗辐照材料问题，三是氚增殖与自持循环问题。他认为，可控核聚变仍然有大量技术难关需要攻克。

刘永表示，在应对三大挑战上，国内外都在积极地筹划下一步的发展，有些进展还是比较大的。对于这些挑战的应对，各个国家政府的态度都是比较理性的，基本上锁定在2050年达成目标。