合肥向实现“中国聚变梦”迈进
新年伊始，“科学岛”传来振奋人心的消息：聚变堆主机关键系统综合研究设施项目可行性研究报告获得国家发改委正式批复！这标志着从合肥起航的“中国聚变梦”在2019年初迈出了重要一步。
中国聚变工程实验堆（CFETR），是中国自主设计和研制并联合国际合作的重大科学工程，是中国在全面消化吸收国际热核聚变实验堆（ITER）相关技术的基础上，预先开展下一代超导聚变堆研究的重大项目。2017年12月5日，CFETR项目在合肥正式启动工程设计，中国核聚变研究由此开启新征程。
要建设中国聚变工程实验堆，必须要有实验堆关键部件的预研基地。2018年1月3日，国家发改委宣布聚变堆主机关键系统综合研究设施在合肥集中建设，这是合肥综合性国家科学中心首个落地的国家大科学装置项目。该设施主要为下一代聚变堆的超导磁体和偏滤器系统提供研究和环境，保障我国聚变堆核心技术发展的先进性、安全性和可靠性，加快聚变能实际应用的进程。
太阳的光和热，来源于氢的两个同胞兄弟——同位素氘和氚，在聚变成一个氦原子的过程中释放出的能量。中科院等离子所托卡马克研究室主任徐国盛研究员告诉记者，中国聚变工程实验堆的科研路线和目标就是按照太阳内部热核聚变的原理，设计建造可控的“人造太阳”，解决人类能源危机。中国聚变工程实验堆计划分三步走，完成“中国聚变梦”。第一阶段到2021年，开始立项建设；第二阶段到2035年，计划建成聚变工程实验堆，开始大规模科学实验；第三阶段到2050年，聚变工程实验堆实验成功，建设聚变商业示范堆，完成人类终极能源。
进入21世纪以来，中科院合肥物质科学研究院等离子体所自主设计、研制了拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置——东方超环（EAST），该装置是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克，也是我国第四代核聚变实验装置，它的科学目标是让氘和氚在1到2亿度高温条件下，像太阳一样发生核聚变，为人类提供源源不断的清洁能源，所以也被称为“人造太阳”。通过该装置的科学实验，我国科学家在在高性能、稳态、长脉冲等离子体研究方面取得了多项原创性成果：2008年3月超导托卡马克物理实验连续重复实现了长达400秒的高温等离子体放电，电子温度超过1000万摄氏度，2016年等离子体中心温度达到5000万摄氏度；2017年实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，创造了新的世界纪录；2018年等离子体中心温度达到1亿摄氏度，并持续了10秒！“过去十年中，中国在聚变能源研究领域取得了飞速的进步，如今已跻身一流的聚变研发国家。”来自美国的国际聚变界领袖人物之一Tony Taylor 博士接受记者采访时，这样评价“科学岛”全超导托卡马克核聚变实验装置近年来所取得的令世界瞩目的成就。就在一个月前，Tony Taylor正式出任在合肥成立的国际聚变能联合中心主任。
徐国盛表示，聚变堆主机关键系统综合研究设施项目可行性研究报告获得国家发改委正式批复，意味着这个重大项目在国家层面正式启动。作为聚变堆的研发平台，聚变堆主机关键系统综合研究设施将主要研发聚变堆关键部件的原型件及其测试平台，对中国聚变工程实验堆的建设作用十分重大。据悉，该设施主体工程由超导磁体研究系统、主机及偏滤器研究系统两部分组成，目标是建成具有国际领先水平的超导磁体研究系统和主机及偏滤器研究系统，为聚变堆主机关键系统研究提供粒子流、电、磁、热、力等极端实验条件。
“按照聚变堆主机关键系统综合研究设施项目的科学目标，项目研发的超导磁体研究系统最大磁体测试尺寸直径大于13米、最高磁体储能大于25亿焦、偏滤器研究系统最大粒子流大于1×1024每平方米每秒，这些都是国际领先的。”徐国盛告诉记者，该设施建成后将是国际磁约束聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究平台，既可以为我国开展聚变堆核心部件研发和建设提供建设技术基础，又可以开展聚变堆条件下热与粒子排除关键问题研究、大规模低温和超导技术研究、强流粒子束与基础等离子体研究以及为能源、信息、健康、环境、国防等交叉前沿领域提供研究平台和强大的技术支撑。“设施建成后将向社会开放共享，服务于我国聚变堆科学技术研究，从而大大加快中国聚变工程实验堆预研进程，为世界核聚变研究作出更多中国人应有的贡献。”徐国盛说。
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