白春礼谈激光核聚变点火：是一个里程碑，但离商业发电还很远

12月17日，在以“应对发展挑战，提振复苏信心”为主题的2023《财经》年会上，中国科学院学部主席团名誉主席、中国科学院院士、中国科技大学名誉校长、中国科学院原院长白春礼表示，核能具有能量密度高、供能稳定、碳排放低的优势，对于波动性的太阳能和风能发电来说是良好的稳定剂，是实现碳中和战略目标不可或缺的低碳能源。

“根据测算，2060年核电的总发电量达到2.7万亿度，2021年我国核电发电装机容量约5000万千瓦，还有很大的提升空间。”白春礼称。

核能的利用包括核裂变和核聚变两种方式。关于核裂变，白春礼表示，主要有以下三个问题需要解决：

第一是安全性。近年来，我国核电技术持续取得进步，2021年12月，山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目，核安全性能较高，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核电技术的国家之一。

第二是核燃料的持续稳定供应。我国已经探明的铀资源约27万吨，按当前核电水平，已探明铀资源支持约40年，核燃料的持续稳定供应急需解决。为应对铀资源短缺问题，中科院设立了“钍基熔盐堆核能系统（TMSR）”先导专项，以钍为核燃料具有资源丰富、核废料少、毒性低和固有防核扩散等优点，还可减少稀土开采中的钍资源流失和放射性环境污染，是核能发展重要方向之一。但这目前还是研究项目，还没有达到应用程度。

三是乏燃料安全处理处置。当前我国乏燃料已累积近2万吨，每年新产生约1千吨，主要采用湿式暂存法处理，湿式暂存费约4万元/吨/年，乏燃料安全处理处置急需解决。对于核乏燃料的安全处理，中科院目前也正在进行重要的科研项目，瞄准解决这个问题。

谈及核聚变，白春礼表示，核聚变反应是宇宙中的普遍现象，它是恒星（例如太阳）的能量来源。核聚变能也是能源发展的前沿方向，被视为未来社会的“终极能源”。如果人类可以掌控这种能量，就能摆脱目前地球的能源与环境危机困扰。到目前为止，人类对受控核聚变的研究主要分为两类：

一类是磁约束核聚变，如“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”，它是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”。中国科学家积极参与国际热核聚变实验堆（ITER）相关工作，2021年5月，中科院建造的东方超环（EAST）在核聚变研究上取得进展，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，进一步证明核聚变能源的可行性，也为迈向商用奠定了物理和工程基础。

今年2月，欧洲核聚变研发创新联盟、国际热核聚变实验堆计划（ITER）等单位联合宣布，实现了受控核聚变能量的新记录，在目前世界上最大的聚变反应堆，即在欧洲联合环（JET）中，将氢的同位素氘和氚加热到了 1.5 亿摄氏度并稳定保持了 5 秒钟，同时核聚变反应发生，原子核融合在了一起，释放出 59 兆焦耳的能量。有测算称，这相当于11兆瓦电力，大约能够为一个普通家庭提供一天的电力。JET是世界上唯一一个能够实现“氘氚聚变”反应的实验装置，保持着核聚变最大能量输出纪录。

EAST更偏向于磁约束实验，并不实现核聚变反应，这是因为在EAST运行过程中，等离子体内只有D核素（氘），没有T核素（氚）。EAST实验的意义主要在于研究如何长时间稳定地约束等离子体，以便为我国参与的ITER项目及CFETR提供实验支持，维持聚变反应、解决材料辐照问题、能量转换、T滞留问题等都不是它的研究重点。我国自己筹建的中国聚变工程实验堆（CFETR），以实现聚变能源为目标，将研究走向实用化，可以弥补EAST不能发电等缺点。

另一类是激光核聚变。就在12月13日，美国能源部官员宣布，加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室，首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”，即聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量。实验向目标输入了2.05兆焦耳的能量，产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出，能量增益达到153%。3.15兆焦耳的能量相当于二两炸药的爆炸威力。

白春礼表示，这是世界上首次激光核聚变点火，是一个里程碑式的工作，引起了科学界和社会的广泛关注。目前激光核聚变具有时间短，发电效率低等特点，科学上具有重要意义，可应用在一些特殊领域，离商业发电还有很长的路要走。此外，2020年，中科院也立项部署了与美国不同技术路径的激光核聚变研究工作。