電影《流浪地球》中，有這樣一個情節(jié)令人印象深刻：人類給地球安裝上萬座巨大的“行星發(fā)動機”，推動地球開啟“流浪之旅”，這些發(fā)動機依靠的就是核聚變產(chǎn)生的能量。科幻電影中的場景，讓大家對核聚變、“行星發(fā)動機”等核能應(yīng)用的未來圖景充滿向往。
“硬核”跨越
打開核能應(yīng)用新圖景
讓聚變能推動星球旅行現(xiàn)在可能為時尚早，但點亮一盞燈卻大有希望。在安徽合肥，就有一個酷似“行星發(fā)動機”的裝置。
總臺央視記者張叢婧：在合肥未來大科學城，緊湊型聚變能實驗裝置BEST正在加速建設(shè)中，目前已經(jīng)進入總裝階段。與此同時，超導磁體、加熱等關(guān)鍵系統(tǒng)也正在加緊研制，它的目標是要在地球上實現(xiàn)用核聚變能“點亮第一盞燈”。
BEST又被稱為“人造太陽”，其實是在地球上創(chuàng)造類似太陽內(nèi)部的環(huán)境，模擬它發(fā)光發(fā)熱的過程，也就是核聚變反應(yīng)，并讓這種反應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定運行。
中國科學院合肥物質(zhì)院等離子體所研究員 陳肇璽：未來裝置主機就會安放在這里邊，上億攝氏度的等離子體就會在里邊的最中心產(chǎn)生，聚變反應(yīng)就能夠發(fā)生。目前地球上很難有一種材料能耐受住這么高的溫度，我們首先產(chǎn)生一個非常高的真空環(huán)境，然后利用很多的超導磁體產(chǎn)生的“磁籠子”，把等離子體很好地約束在里面，實現(xiàn)這個部件的安全運行。
工程師告訴記者，整個實驗裝置由數(shù)百萬個零部件組成，總重量達6000噸。按計劃，它將于2027年基本建成，之后將在世界上首次演示聚變能發(fā)電，為聚變能發(fā)電商業(yè)化應(yīng)用提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
中國科學院合肥物質(zhì)院等離子體所工程師 蔡其敏：在“十四五”期間，合肥科學島的EAST(東方超環(huán))裝置上面突破了億度千秒大關(guān)，推動核聚變研究從基礎(chǔ)的實驗領(lǐng)域轉(zhuǎn)向了工程化的建設(shè)。我們現(xiàn)在所處的位置就是這個裝置的預裝大廳，目前我們是在緊鑼密鼓地建設(shè)這個園區(qū)。
總臺央視記者 張叢婧：為什么現(xiàn)在這么緊迫地在施工？
中國科學院合肥物質(zhì)院等離子體所工程師 蔡其敏：因為我們的目標非常清晰，在“十五五”期間能夠把這個聚變能演示發(fā)電出來。國家已經(jīng)把核聚變能作為未來產(chǎn)業(yè)，帶領(lǐng)著聚變界去布局相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈，真真正正地把聚變從原始的基礎(chǔ)研究推向全社會化的領(lǐng)域平臺。
作為清潔能源，核能發(fā)電一直是我國探索的方向。“十四五”期間，我國第四代核電技術(shù)也取得突破。在山東榮成，全球首座投入商業(yè)運營的第四代核電站，目前已累計安全穩(wěn)定運行近萬小時。
電站的核心建筑是核島，核反應(yīng)堆就在里面。經(jīng)過一系列報備和安檢，記者進到了核島內(nèi)部。
總臺央視記者張叢婧：我現(xiàn)在是換了一身裝束，此刻已經(jīng)是全副武裝，因為我進到了核心區(qū)域，在我身旁的黃色圓柱體內(nèi)就是核反應(yīng)堆，此時此刻這里正在進行著核反應(yīng)。我們離它這么近，會不會有核輻射呢？我身上的測量儀顯示的數(shù)字是0，這就意味著我身處的環(huán)境核輻射劑量是0，甚至比外面自然環(huán)境的核輻射還要低。
華能山東石島灣核電有限公司運行部副主任 張宜金：我在這工作已經(jīng)十多年了，這十多年我一共所受到的輻射劑量就相當于拍了一次X光。給反應(yīng)堆提供能量的就是我手上的燃料球，每個反應(yīng)堆里邊有大概43萬個這樣的小球，它能承受1620攝氏度左右的高溫。反應(yīng)堆正常運行的時候，最高溫度可能在1000攝氏度左右，給我們提供了非常好的安全性。
工作人員告訴記者，目前，核島1.5萬多臺(套)設(shè)備中，有2200臺(套)為國內(nèi)首臺(套)，世界首創(chuàng)型設(shè)備超過660臺，設(shè)備國產(chǎn)化率達到93.4%。
華能山東石島灣核電有限公司總經(jīng)理 常重喜：在“十五五”期間，國產(chǎn)化率爭取能提高到百分之百，同時提升整體系統(tǒng)設(shè)備的可靠性。在保證機組安全穩(wěn)定運行的同時，我們還會再做進一步的研究，讓大國重器發(fā)揮更大的效能和作用。
據(jù)統(tǒng)計，“十四五”期間，我國在運、在建以及核準待建核電規(guī)模世界第一，核電技術(shù)邁入世界先進國家行列，核電自主創(chuàng)新能力顯著提升。
探索未來能源
核能產(chǎn)業(yè)加速布局
從當下持續(xù)升級的能源轉(zhuǎn)型，到探索前瞻性的未來科技，我國在核電技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域，實現(xiàn)了從跟跑到領(lǐng)跑世界的跨越。眼下，這一產(chǎn)業(yè)正加速布局、百花齊放。
采訪中記者發(fā)現(xiàn)，聚變能源作為未來能源中最具潛力的形態(tài)，不僅是科研院所，龍頭企業(yè)、初創(chuàng)團隊都在爭相競逐這一新賽道。
在河北省緊湊型聚變重點實驗室，由龍頭能源企業(yè)主導的可控核聚變實驗正在緊張進行。在四川成都一個產(chǎn)業(yè)園的廠房內(nèi)，由初創(chuàng)團隊設(shè)計的一套核聚變研發(fā)裝置樣機已經(jīng)搭建完成。
眼下，不少地方也依托自身優(yōu)勢，積極探索差異化發(fā)展路徑。
中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院無線電所副所長 李藝銘：可控核聚變呈現(xiàn)出了資本加速和科學驗證進入工程化早期的驗證階段。我們已經(jīng)逐漸形成了一個由上海、安徽和四川為核心的布局，河北、浙江等地方也都在布局可控核聚變。
記者梳理發(fā)現(xiàn)，今年以來，核聚變賽道一級市場融資超百億元，體現(xiàn)出市場對“十五五”期間核聚變產(chǎn)業(yè)鏈成型、產(chǎn)業(yè)體系完善和應(yīng)用場景突破的良好預期。
中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院無線電所副所長 李藝銘：“十五五”期間我國可控核聚變將從示范走向規(guī)模化應(yīng)用的新階段，有望激活萬億級的市場空間。我國已經(jīng)與全球超過50個國家和140余家科研機構(gòu)建立了合作伙伴關(guān)系，可控核聚變正在成為我國踐行全球“碳達峰”“碳中和”承諾的重要合作點。
監(jiān)制丨王琰 岳群 劉若欠
制片人丨朱江 楊曉波 葉承露
記者丨張叢婧 王利 葛啟文 任鑫玉 宋建春 威海臺 榮成臺
編輯丨張博 張昊 都蕓
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