中美競爭打造“人造太陽”爭奪世界霸權

一、中國聚變能源有限公司成立 

    媒體報導中國政府組成了一個新的國家工業聯盟「中國聚變能源有限公司」，專注於核融合技術的開發和進步。由中國核工業集團公司牽頭，從事核能、核燃料循環、核應用、環境保護等領域的研發、建設、生產和營運活動的聯合體。根據中核集團官網，以「核能啟航聚變未來」為主題的可控核聚變未來產業推進會前些日在四川成都召開。推進會上，可控核聚變創新聯合體正式宣布成立，中國聚變能源有限公司揭牌。由中核集團牽頭，25家央企、科研院所、大學等組成的可控核融合創新聯合體正式宣布成立。媒體評價稱，產學研深度融合能整合生產、教育、科研等優勢資源，協調上、中、下游的創新鏈關鍵環節，是帶動核聚變研究創新的關鍵之舉，對優化中國核能科技、加速發展新能源具有重要意義。中核集團主導組織中央企業共同承擔，系統佈局了重點技術及重大工程項目，打造可控核融合創新聯合體，推進設立可控核融合專業化公司，為可控核融合產業發展奠定了堅實基礎。可控核融合作為人類能源問題的理想解決方案，已成為中美科技競爭的前沿陣地。中核集團稱，將以加速推動可控核融合未來產業發展為契機，加速搶佔未來能源科技和產業制高點，為人類探索核融合能提供更多中國力量。 

   高效率太陽能電池、再生能源製氫、可控核聚變、零碳工業流程是低碳能源必須的前沿技術攻關。可控核聚變被譽為清潔能源領域的“聖杯”，核聚變反應不會產生核污染，並且其所需重要原料氘，在海洋中的儲量極其豐富。一旦可控核聚變融合技術獲得突破，海洋中的氘可供人類使用100億年“每升海水中就含有0.03克氘，在核融合反應中可產生相當於燃燒300公升汽油的能量。2023年，中國可控核聚變研究成果顯著，根據央視通報，新一代人造太陽「中國環流三號」取得重大科研進展，首次實現100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，標誌著中國磁約束核聚變裝置邁入國際前列，是核聚變開發過程的重要里程碑，但可控核聚變商用距離我們其實還有很長一段路要走。想要獲得幾乎無限的清潔、廉價聚變能，各國有不同的時間表。但基本共識是，可望在2050年前建成並運行能夠發電的DEMO型反應器(核聚變示範器)。面對「何時能實現可控核融合商業發電並成本可控?」的提問，中核集團官方微博去年11月曾發文引述該集團核工業西南物理研究院鄭雪博士的回答稱：「預計再經過二十多年的時間，也就是到本世紀中葉，聚變能可以實現應用。” 

二、中國下一代人造太陽與ITER合作開放全球共享研究與使用 

   中核集團所屬西南物理研究所與國際熱核融合實驗堆（ITER）簽署協議後，宣布下一代人造太陽「中國環流三號」向全球開放。「中國環三號」是目前中國最先進、規模最大的核融合裝置，也稱為中國下一代「人造太陽」。多年來，西南物理所深入參與全球最大「人造太陽」計畫ITER關鍵零件研製，共同攻克了許多工程技術難題。「中國循環三號」的開放不僅著眼於解決ITER感興趣的關鍵技術問題，也將增強中國的研發能力和人才培育。中國實驗型先進超導託卡馬克裝置（EAST）是世界上第一個運作的全超導託卡馬克裝置創造了託卡馬克裝置穩態高約束模式運行的新世界紀錄。EAST 的開發商中國科學院等離子體物理研究所表示，他們的目標是在2049年中華人民共和國成立一百週年之前利用EAST產生聚變能。ITER總幹事巴拉巴斯基表示中國為國際核融合研究與工程大型計畫ITER做出了重要貢獻，ITER是世界上最大的磁性約束等離子體物理實驗裝置和最大的實驗託卡馬克核融合反應器。中國於2006年正式加入ITER計劃，成為第七個成員。根據協議，中方負責該項目約9%的建設和運營。巴拉巴斯基表示，到目前為止，有一長串由中國提供的關鍵部件。從電力轉換、磁體系統到饋線等。去年4月，中國科學院等離子體物理研究所先進超導託卡馬克實驗裝置實現了穩態高約束等離子體運作403秒，這是聚變反應器開發的關鍵一步。 

   中國已交付全球最大「人造太陽」最後一批關鍵零件。這個大型計畫旨在透過全球能源供應的融合過程創造清潔和永續的能源。「人造太陽」並不是我們頭頂上的太陽，但產生能源方式有相似處。現代人類的活動離不開能源，常用的化石燃料如煤炭、石油和天然氣，並不是取之不盡、用之不竭的，且它們不環保。風能和水能是清潔能源，但產量容易受自然條件影響。沒有什麼能像太陽一樣為人類提供無限的清潔能源。「人造太陽」是一種巨型核融合裝置，它透過類似太陽的聚變過程產生能量。該過程利用原子核透過合併氫原子產生氦氣，將大量能量轉化為電能。世界各國一直在投資開發「人造太陽」。其中一個重要項目是位於法國的國際熱核實驗反應器（ITER），世界上最大的「人造太陽」。ITER是一個由35個國家於1985年啟動的全球合作計畫。中國是該計畫的七個主要成員之一，負責整個磁鐵支撐系統的開發和製造。該系統重量超過 1,600 噸。它是ITER的核心結構安全部件之一。其品質和交付關係到整個專案的運作穩定性和組裝進度。最後一批重要部件的交付結束了 ITER 計劃的磁鐵支撐系統開發和製造部分。ITER 是一種無碳能源，旨在從 50 兆瓦的輸入加熱功率持續至少 400 秒產生 500 兆瓦的聚變功率。今年4月，我國「人造太陽」之一的實驗型先進超導託卡馬克裝置（EAST）實現了403秒的穩態高約束等離子體運行，為ITER運行提供了重要的實驗基礎。中國一直在為「人造太陽」的發展做出巨大貢獻，最新的突破來自環六三號。8月，新一代「人造太陽」首次實現100萬安培等離子電流高約束模式運行，證明了我國可控核融合能力。 

三、中國新聚變能源公司將集中資源打造“人造太陽”

    根據南華早報報導，中核集團副總經理曹樹東稱“可控核聚變作為應對全球能源挑戰的理想解決方案，已成為大國科技競爭的前沿。”中國需要發展“高品質的能源產業”，可以透過利用中央管理體系將國家資源和產業投入集中到重點項目上來實現這一目標。中國聚變能源有限公司將分散的研發力量集中在關鍵技術領域。SWIP 和 IPP 是聚變研發領域兩個主要的中國國家力量。這兩家公司的主要目標是加速聚變能的商業化，而不是僅僅專注於技術研發。核聚變可以提供安全、清潔和幾乎無限的能源。核聚變不存在與核分裂相關的麻煩的長壽命放射性廢物，也不會導致全球暖化。受控核融合有多種途徑，但世界上大多數科學努力都集中在「磁約束」技術上，該技術在稱為託卡馬克的巨型甜甜圈形反應器中加熱和壓縮等離子體。由於核聚變的能源前景良好，世界各國不斷投入資金進行核融合研究。中國是世界領先的參與者之一，根據東京研究公司 Astamuse 的研究，2011 年至 2022 年間，中國申請的核融合技術專利數量超過其他國家或地區。中國還計劃在2035年建造工業原型聚變反應堆，並在2050年使該技術實現大規模商業應用。 

   隨著中國的科學家和企業家在聚變能源方面進行大量投資，中國正在成長為積極的聚變研究中心。中國有兩個主要的聚變企業推動科學進步和投資：政府資助的合肥物質科學研究院等離子體物理研究所的研究和新奧集團私人資助的聚變研究。在合肥，政府資助的科學家正在運行最近升級的實驗性先進超導託卡馬克裝置（EAST）。在過去的一年裡，EAST裝置創造了世界紀錄，將1.2億攝氏度的等離子體溫度保持101秒，將1.6億攝氏度的等離子體溫度保持20秒，這些成果被視為聚變裝置的巨大成功，展現了中國研究團隊的科學實力。由於EAST的成功，中國正加強其聚變項目，增加資金並計劃開發後續聚變項目，例如中國聚變工程試驗堆（CFETR）。該裝置的初步概念設計於2015年完成，工程設計於2017年啟動。中國科學家將CFETR視為繼中國參與的法國跨國ITER項目之後的下一步作為示範大規模聚變發電的可行性。新奧集團是一家中國能源公司，新奧能源研究所是新奧能源的一個子機構，成立於 2006 年，是新奧緊湊型核融合計畫的所在地。他們有兩個獨立的聚變項目：一個名為 EXL-50 的球形託卡馬克和一個場反轉配置的賀龍實驗（EHL 實驗）。