当化石能源的枯竭阴影与环境治理的迫切需求交织,人类对终极清洁能源的探索从未停歇。可控核聚变技术,这一被称为“人造太阳”的前沿科技,凭借资源丰富、环境友好、固有安全的独特优势,成为破解全球能源困境的核心方向。从太阳发光发热的自然原理中汲取灵感,人类正通过一代代科研人的不懈攻关,逐步逼近“能源自由”的梦想彼岸,这场技术革命或将彻底重塑世界能源格局。

可控核聚变的核心魅力在于其极致的能量效率与无限的资源潜力。核聚变是轻原子核聚合生成重原子核并释放巨大能量的过程,太阳的持续发光发热便源于此。在地球上,氘氚聚变是最具应用前景的反应方式,其中氘大量存在于水中,每升水提取的氘通过聚变可释放相当于300升汽油的能量,而氚可通过中子轰击锂制备,锂在地球地壳、盐湖和海水中储量丰富。更重要的是,氘氚聚变反应不产生有害气体和高放射性活化物,从根本上摆脱了传统能源的环境桎梏,为人类提供了可持续发展的能源解决方案。

实现可控核聚变的道路布满荆棘,极致的反应条件是首要挑战。英国科学家劳逊提出的聚变点火条件明确,氘氚聚变等离子体离子温度需超过1亿摄氏度,且等离子体密度、温度和能量约束时间的乘积(“三乘积”)需大于5×10²¹千电子伏特·秒/立方米。目前全球主流的技术路线包括磁约束和惯性约束两种,其中托卡马克装置作为磁约束技术的核心载体,因技术成熟度高成为研发重点。这种环形容器通过等离子体电流和外部磁体线圈形成螺旋磁场,将高温等离子体约束在“磁笼子”内,为聚变反应创造稳定环境。
近年来,我国在可控核聚变领域取得一系列突破性进展,彰显了大国重器的科研实力。新一代“人造太阳”中国环流三号实现1.6兆安等离子体电流,核心参数达到国际领先水平;东方超环更是创造了1066秒长脉冲高约束模等离子体运行的世界纪录,大幅推进了稳态运行技术的研发。与此同时,人工智能技术的融入为科研赋能,深度学习模型可精准预警装置破裂事件,强化学习智能体实现了多种等离子体位形的精准控制,加速了技术突破进程。

尽管“稳态自持燃烧”等核心难题仍待攻克,但可控核聚变的发展前景已清晰可见。作为我国核能发展“热堆—快堆—聚变堆”三步走战略的最终目标,其实现将彻底保障国家能源安全,推动全球碳中和目标落地。从实验室的参数突破到产业化的实际应用,“人造太阳”的每一步前进都凝聚着人类探索未知的勇气。未来,随着多学科技术的交叉融合,这场能源革命必将为人类文明的永续发展注入不竭动力。