作為2021中關村論壇平行論壇之一，碳達峰碳中和科技論壇于9月26日舉行，中科院等離子體物理研究所所長宋云濤在演講時表示，聚變能是核能發展的最終目標，聚變能可以為碳中和的實現做出重大貢獻。在接受新京報記者采訪時，宋云濤表示，他們已經開始做未來核聚變發電站的工程設計，希望在國家的大力支持下，在10年內建成示范工程。

核聚變能有何優勢?

宋云濤：目前，世界能源消耗量越來越大，人類需要開發新能源。核聚變能是清潔低碳、安全高效的新能源。核聚變原料和生成物沒有放射性物質，它是氘和氚發生反應，不存在核泄漏等問題，即使出現危險，也只是終止反應，非常安全。

海水中蘊藏著大約40萬億噸氘，一升水能夠提煉0.03克的氘，其發生聚變反應釋放的能量相當于燃燒300升汽油或者燃燒336公斤煤。這樣算來，地球上的海水可以供人類使用上億年。

20世紀50年代，第一顆氫彈成功試爆，但氫彈爆炸是不可控的核聚變反應，不能作為提供社會生產和人類生活能源的手段。此后，人類致力于受控核聚變研究，但這也面臨一系列科學技術挑戰。

受控核聚變如何實現?

宋云濤：目前實現聚變的方法主要有磁約束核聚變和慣性約束核聚變等。磁約束核聚變是利用強磁場來約束溫度極高的等離子體的核燃料，以使其反應。實現受控核聚變的條件十分苛刻，一是燃料需達到1億攝氏度以上的極高溫度(1億攝氏度的物質處于等離子體態);二是具有足夠的密度，從而提高燃料原子核之間碰撞而發生核聚變反應的概率;三是具備足夠長的能量約束時間，等離子體維持足夠長的時間，以便充分地發生聚變反應，放出足夠多的能量。

EAST(全超導托卡馬克核聚變實驗裝置)的建造經歷了怎樣的過程?運行情況如何?

宋云濤：EAST是世界上首個全超導非圓截面托卡馬克核聚變實驗裝置，中文名稱為“東方超環”。這是我們堅持獨立自主創新、協同攻關建設的大科學裝置。它于2000年開工建設，2006年建成并投入運行。

EAST實驗裝置可以對受控核聚變相關的前沿物理問題開展探索性的實驗研究，通常被稱為“人造太陽”。其實“人造太陽”的反應原理和太陽一樣，太陽每天釋放出大量的光和熱，因為它的內部不斷進行核聚變。

這個裝置科學目標定得非常高，實現1億攝氏度1000秒的等離子體運行。目前，EAST裝置已穩定運行15年。

開始設計核聚變發電站，未來10年有望建示范工程。

今年5月28日，EAST實現可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，這意味著什么?距離1000秒的目標實現還有多遠?

宋云濤：這打破了世界紀錄，為未來建聚變堆奠定了堅實的物理和工程基礎。擦火柴一閃，能量就沒有了，而煤球可以一直燃燒，我們要做的就是用超導裝置把聚變的“煤球”點燃。把這么大容量的上億攝氏度的東西維持住并不容易，這個維持時間從毫秒到秒，再延長到100秒，發展進程是很快的。所以我說，磁約束核聚變的發展速度和電腦CPU芯片的發展速度一樣快。

我們接下來的目標就是把維持時間延長到400秒、1000秒之后，這將在未來幾年實現。

何時能用上核聚變能發電?

宋云濤：我們已經開始做未來核聚變發電站的工程設計。如果在國家大力支持下，我們希望在10年以內建成小的示范工程，真正實現聚變堆發電。未來，聚變核電站將在多地建設。

“人造太陽”對碳中和能起到什么樣的作用?我國承諾爭取在2060年前實現“碳中和”，核聚變發電會比碳中和先實現嗎?

宋云濤：核聚變是氘和氚發生反應，產生惰性氣體氦和能量，是零排放。聚變能是核能發展的最終目標，聚變能可以為碳中和的實現做出重大貢獻。國際領域專家已經提出較為完善的未來聚變電站設計規范。我國也會在2060年前建成聚變電站并廣泛應用。

聚變電站的成本如何?

宋云濤：建設聚變電站成本很高，超導磁體在其中占了約40%，超導材料目前還是非常貴的。但近10年，超導材料價格在下降，工藝和產品成熟了，價格會不斷下降。聚變電站的經濟性會越來越高。

另外，相較于其他電站，聚變電站對人體和生態沒有影響，對資源的影響小，所以聚變電站的外部成本最低。