新華社記者 郭爽 羅毓

國際熱核聚變實驗堆（ITER）組織官網4月30日宣布，經過數十年努力，這一由30多個國家參與建造的“人造太陽”已完成其“電磁心臟”——世界最大、最強的脈沖超導電磁體系統的全部組件建造。該成果被ITER稱為“里程碑式的成就”，標志著人類向實現可控核聚變能源邁出關鍵一步。

探索可控核聚變

ITER是一個能產生大規模核聚變反應的托卡馬克裝置，旨在模擬太陽發光發熱的核聚變過程，探索可控核聚變技術商業化可行性，由歐盟、中國、美國、日本、韓國、印度和俄羅斯等共同資助。

其聚變原理是將氫同位素結合形成氦，并在過程中釋放出巨大能量——這與太陽的能量來源相同。與目前的核能發電不同，聚變不會產生長期的放射性廢物，而且使用的燃料在海水中含量豐富。

ITER組織發言人拉班·科布倫茨向新華社記者介紹，該系統運轉時，將首先把2至3克氘氚混合氣體注入托卡馬克環形腔室，然后通電流，形成等離子體，再用磁體構建“無形的磁籠”加以控制。此后，外部加熱系統將等離子體溫度升高到1.5億攝氏度，粒子高速運動克服電荷斥力，發生聚變，釋放巨大能量。

在全面運行時，ITER預計僅需輸入50兆瓦的加熱功率，即可產生500兆瓦的聚變功率，十倍能量增益將證明聚變作為能源的可行性。

新建成的脈沖磁體系統是托卡馬克裝置的“電磁心臟”。ITER組織總干事彼得羅·巴拉巴斯基說：“這非常重要，因為在聚變裝置，尤其是磁約束聚變中，最重要的部件就是磁體本身。”

這一磁體系統由中心螺線管和六個環形極向場磁體協同工作。中心螺線管是一塊總高18米，直徑4.25米的圓柱形磁體，磁場強度達13特斯拉，相當于地球磁場的28萬倍，強大到足以舉起一艘航空母艦，結構強度可承受的力相當于航天飛機發射推力的兩倍。環形極向場磁體是直徑9至25米的超導磁環，中國參與制造。完整組裝后的脈沖磁體系統重量將接近3000噸。

“這非常了不起，我們正處于組裝階段，進展非常順利。”巴拉巴斯基說。

全球合作樹立典范

巴拉巴斯基接受新華社記者采訪時說：“ITER的獨特之處不僅在于其技術的復雜性，還在于其在政治變局中得以維持的國際合作框架，其超越地緣政治取得的成就尤其引人注目。”

作為全球最大、最復雜的科技合作項目之一，位于法國南部的ITER已被廣泛視為國際合作共同應對全球挑戰的典范。從1985年倡議提出、2006年條約簽署，到2007年裝置建造開始、2010年場地建設開工、2020年重大工程安裝啟動，該計劃參與方并肩攜手，奮力前行。該項目由歐盟、中國、美國、日本、韓國、印度和俄羅斯等持續合作，數千名科學家和工程師在三大洲數百家工廠共同為之努力。磁體制造所需超導線材超過10萬公里，由6個國家的9家工廠生產。

其中，ITER磁體饋線系統由中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所研制，被稱為ITER磁體系統的“生命線”。作為ITER中國工作組重要單位之一，等離子體物理研究所承擔了超導體、校正場線圈、磁體饋線、電源、診斷等眾多采購包，占中國承擔ITER采購包任務的大部分。

根據協議，成員國以建造和供應部件的形式承擔ITER建設的大部分成本。這意味著每個成員國的融資主要用于其自身公司，用于研發生產ITER極具挑戰性的技術部件。在此過程中，這些公司也推動創新并積累專業知識，從而構建全球聚變供應鏈。所有成員國均可獲得100%的知識產權。

商業化前景可期

“現在是聚變領域最激動人心的時期。”英國伯明翰大學核聚變能源講席教授阿倫·巴塔查里亞接受新華社記者采訪時說，“最重要的是，這不僅僅是一兩個人、一兩個國家在做，而是全球都在朝這個方向努力，真的令人振奮。”

過去5年，私營企業對聚變能源研發投資激增。2023年11月，ITER理事會認識到這一趨勢帶來的價值和機遇，鼓勵ITER組織成員國的國內機構積極與私營部門合作，轉移ITER積累的知識，以加速核聚變實現進程。2024年，ITER啟動了與私營部門的知識共享和研發合作項目，今年4月還舉辦了公私合作研討會，推動聚變技術創新。

不過，巴拉巴斯基告訴新華社記者，目前關于聚變能源商業化的預測存在很大差異。在最近舉行的研討會上，30家私營企業代表給出的時間從2028年到2040年不等，甚至更久。差異源于技術路徑不同，而每種方法都需解決基礎工程問題，因此商業化時間難以精確預測。