在過去半個多世紀來,學者們一直在思考如何利用熱核聚變(thermonuclear fusion)獲得能源。從潛在上來說,這是一項革命性的技術:差不多甚至能從水中獲取能源。此外,熱核聚變要比把放射性元素用作核燃料的傳統核能安全許多。但是目前技術只是處於發展之中:尚且沒有一個國家掌握可控熱核聚變,以便按照工業規模獲取能源。主要問題在於如何把燒熱到幾百萬度的等離子體從反應堆壁上離析出來。
衛星: EAST項目整體而言在可控熱核聚變的發展中有何作用?
宋雲濤:EAST同時具有上億溫度的"超高溫"、零下269度的"超低溫"、"超大電流"、"超強磁場"、"超高真空"等極限條件。它的建設和運行中,自主發展出了68項關鍵技術,形成了多個重大創新點,如大型超導磁體、超高真空、偏濾器、超導導體生產等,相關技術填補相關國內空白並具有廣泛的應用前景,一些獨創的技術得到了國際同行的贊賞和借鑒。
EAST物理實驗先後創造多項托卡馬克運行的世界紀錄,成為國際上穩態磁約束聚變研究的重要實驗平台。它可對受控核聚變相關的前沿物理問題開展探索性實驗研究,為未來穩態、安全、高效的先進商業聚變堆提供物理和工程技術基礎。
衛星:EAST與其他國家研發出來的托卡馬克(蘇聯研究可控熱核反應的實驗裝置)有甚麼區別?
衛星: 這一裝置有助於解決哪些物理問題及技術問題?
宋雲濤:面向未來聚變堆先進穩態運行模式的發展和長脈衝運行下的關鍵科學技術問題,EAST 2016年實現電子溫度超過5千萬度持續時間102秒的超高溫長脈衝等離子體運行,2017年實現穩定的101秒穩態長脈衝高約束等離子體運行,2018年實現一億度的等離子體運行和高約束、高密度、高比壓的完全非感應先進穩態運行模式。EAST獲得的實驗參數接近未來聚變堆穩態運行模式所需要的物理條件。
衛星:中國一直參與國際熱核聚變實驗堆(ITER),有甚麼必要研發本國反應堆?
宋雲濤:建造可實現大規模聚變反應的聚變實驗堆,是人類受控核聚變研究走向實用的關鍵一步,但是ITER只是聚變研究徵程中的重要節點之一,以實現聚變能源為目標的中國聚變工程實驗堆設計與建設是我國聚變能研發必不可少的一環。
衛星: 您如何認為,到2030年之前是否確實能夠實現可控的核聚變發電?
宋雲濤:在核聚變的實驗中,我們多次取得了"突破性進展"。但是考慮到將要面臨的問題和規模,實現核聚變發電,我們需要十幾個或幾十個這樣的"突破性進展"。
衛星:如果核聚變得到實際應用,那麼煤炭和石油等傳統能源來源的價格將發生甚麼變化?這是否意味著,煤炭和石油的價格將下跌?
宋雲濤:傳統能源的煤和石油在很長一段時間內仍然會保持它們作為能源產品的作用。可控的核聚變反應實現後,社會對於傳統能源的需求會大大減少,但完全取代傳統能源的技術,還是一個過程,也是我們追求的一個目標。