國際熱核融合實驗反應爐(ITER)是全球最著名的核融合科學計畫,中國大陸也是主要參與國之一,然而,北京並未止步於參與國際計畫而已,而是迅速加大本國核融合研究的投入。根據中國政府的5年計劃,核融合研究設施被列為國家科技基礎設施的重點計畫之一。美國能源部官員估計,中國每年在核融合研究上的支出約為15億美元,幾乎是美國的2倍;英國官員表示,中國核融合領域的人才庫數量為美國的10倍以上。
據《自然》(Nature)期刊近日報導,托卡馬克裝置(Tokamak)使用磁場約束超高溫等離子體(等離子體即電漿),來達到核融合,但挑戰在於如何穩定地維持這種高溫狀態。每天,中國科學院等離子體物理研究所(ASIPP)電漿物理學家龔先祖和他的團隊都會從早到晚進行約100次的電漿實驗,遠超其他國際設施的實驗頻率。先進實驗超導托卡馬克實驗裝置(EAST,原名HT-7U)雖然只是人類邁向核融合發電的過渡設施,但已經使中國在全球核融合研究競賽中占有一席之地。
北京投入巨量資源
2006年中國啟用了EAST,並創下了維持電漿數分鐘的世界紀錄,使其成為ITER的關鍵實驗平台,迄今中國的核融合研究已有長足進展。根據2022年的核融合研究路線圖,中國計劃在2030年代建造中國核融合工程實驗爐(CFETR),目標是達到1吉瓦(1000百萬瓦)的核融合發電,若一切順利,中國有望在未來幾十年內建成核融合發電廠。
美國能源部華盛頓核融合能源科學辦公室副主任阿蘭(Jean Paul Allin)表示,中國現在每年在核融合領域上的支出可能達到15億美元(約新台幣480億元),幾乎是美國政府的2倍。
他還讚嘆:「比投入金額更重要的是他們做事的速度,」阿蘭說。
麻省理工學院(MIT)的核科學家懷特(Dennis Whyte)表示:「中國已從 25 年前的一個局外人發展成為擁有世界一流的能力。」
重視人才培育
中國對核融合的投入不僅限於研究設施,還包括人才培養和工業發展。合肥的一個大型研發中心正在建設中,將成為CFETR以及未來核融合電廠的研發和製造中心。此外,中國還成立了中國核融合能源國家聯盟,將資源整合以加速核融合技術的推進。
英國阿賓頓英國原子能管理局(UKAEA)的電漿物理學家孫紅娟(音譯,Hong Juan Sun)表示:「中國對於核融合人才培育的重視也使該國具備優勢,他們在培養下一代方面確實付出了很多努力,」曾在歐洲聯合環形加速器(JET)工作過的孫說。阿蘭估計,中國有數千名核融合博士生,而美國祇有數百名。
雖然國際上有許多新創公司聲稱能更快實現核融合發電,但中國在政府支持下的集中資源和快速推進,使其在全球核融合競賽中具備強大的競爭力。隨著核融合研究的進展,中國有望在未來能源領域中成為全球領導者。
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