日英合作推進(jìn)可控核聚變發(fā)電

■劉一澳 蘇曉軍

英國(guó)的球形托卡馬克能源生產(chǎn)裝置。

近日，日英兩國(guó)簽署一份關(guān)于共同推進(jìn)核聚變發(fā)電技術(shù)的備忘錄。

核聚變發(fā)電，又稱“人造太陽(yáng)”，通過模擬太陽(yáng)上的能量產(chǎn)生機(jī)制，將氘、氚等輕原子核在超高溫高壓條件下聚合為重原子核氦，同時(shí)釋放出巨大能量。由于核聚變反應(yīng)不產(chǎn)生放射性廢物，原料可從海水中提取，因此被稱為“人類的終極能源”。

核聚變發(fā)電研究始于20世紀(jì)中葉，主要技術(shù)難度在于如何實(shí)現(xiàn)可控核聚變。20世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)科學(xué)家研制出托卡馬克裝置，用強(qiáng)磁場(chǎng)形成一個(gè)“磁籠子”，可將高溫等離子體約束其中。托卡馬克裝置的出現(xiàn)，推動(dòng)可控核聚變從理論走向?qū)嶒?yàn)階段。

20世紀(jì)70年代后，多國(guó)陸續(xù)建造出托卡馬克裝置，如日本JT-60U、歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆等。本世紀(jì)初，多國(guó)主導(dǎo)的國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)堆項(xiàng)目啟動(dòng)。隨著相關(guān)技術(shù)不斷取得突破，可控核聚變發(fā)電從基礎(chǔ)驗(yàn)證轉(zhuǎn)向工程優(yōu)化。

在核聚變發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)下，日英合作并非偶然。日本資源匱乏，福島核事故后對(duì)清潔能源的需求迫切，而國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)堆項(xiàng)目進(jìn)展緩慢，無(wú)法滿足其緊迫需要。英國(guó)在退出歐洲原子能共同體后轉(zhuǎn)向獨(dú)立發(fā)展可控核聚變反應(yīng)堆，面臨技術(shù)不足等問題。

日英合作聚焦機(jī)器人維護(hù)、裝置設(shè)計(jì)與制造技術(shù)融合，旨在加速可控核聚變發(fā)電技術(shù)從實(shí)驗(yàn)到應(yīng)用轉(zhuǎn)型。其中，日本提供加工經(jīng)驗(yàn)與材料技術(shù)，英國(guó)貢獻(xiàn)緊湊拓?fù)渑c操作能力，雙方形成互補(bǔ)合作。日本希望借英國(guó)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)本土核聚變發(fā)電目標(biāo)，英國(guó)則需借助日本的資金和技術(shù)，加速反應(yīng)堆落地。

此次日英合作不只是瞄準(zhǔn)技術(shù)提升與設(shè)施建設(shè)的短期成果，更著眼于核聚變發(fā)電技術(shù)的軍事應(yīng)用潛力。核聚變反應(yīng)堆是核潛艇和核動(dòng)力航母的理想“心臟”，能夠使其實(shí)現(xiàn)近乎無(wú)限的續(xù)航力?；诤司圩兎磻?yīng)的航天器推進(jìn)系統(tǒng)能提供遠(yuǎn)超化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)的比沖量，大大提升太空飛行效率。小型可控核聚變反應(yīng)堆能夠提供持久、可靠的能源供應(yīng)，提升作戰(zhàn)單元的持續(xù)作戰(zhàn)能力。日英合作研發(fā)核聚變發(fā)電技術(shù)，既是在能源領(lǐng)域的技術(shù)探索，也是國(guó)防科技賽道上的軍事博弈，值得密切關(guān)注。