核聚变研究的历史
核聚变研究始于1920年爱丁顿对恒星能量来源的提出,拥有100年以上的历史。
理论基础的建立(1920-1940年代)
Section titled “理论基础的建立(1920-1940年代)”1920年,爱丁顿提出恒星内部氢转化为氦的过程是能量来源。1928年伽莫夫发现量子隧道效应,理论上解释了库仑势垒的穿透。1932年科克罗夫特和沃尔顿实现人工核转换。1938年贝特阐明pp链和CNO循环,获得诺贝尔物理学奖。
秘密研究的时代(1940-1958年)
Section titled “秘密研究的时代(1940-1958年)”1950年代初,美国、苏联、英国独立开始了可控核聚变研究。苏联的萨哈罗夫和塔姆构想托卡马克。美国,斯皮策发明仿星器。1952年艾维·迈克实验首次成功热核聚变炸弹。1958年第二次日内瓦会议公开研究,国际合作开始。
托卡马克优势地位的确立(1960-1980年代)
Section titled “托卡马克优势地位的确立(1960-1980年代)”1968年,新西伯利亚会议报告了T-3托卡马克的高性能。通过英国团队的独立验证,托卡马克的优势在国际上得到认可。1980年代美国TFTR、欧洲JET、日本JT-60竞争,1997年JET实现核聚变输出16 MW。1982年ASDEX发现H模式,约束性能飞跃提升。
国际合作与ITER(1985年-现在)
Section titled “国际合作与ITER(1985年-现在)”1985年戈尔巴乔夫-里根会谈提出ITER构想。2007年ITER组织成立,成为人类历史上最大的国际科学项目,7方35个国家以上参与。ITER的目标是主半径6.2 m、核聚变输出500 MW、Q值10以上,预计在2030年代运行。
日欧合作的JT-60SA在2023年实现首次等离子体。德国的W7-X和日本的LHD也在继续螺旋/仿星器研究。
惯性约束与民间参与
Section titled “惯性约束与民间参与”2022年12月,美国NIF实现了核聚变点火。记录了激光输入2.05 MJ对应3.15 MJ的核聚变输出,证实了科学的可行性。
2010年代后半期,以高温超导磁铁技术进步为背景,民间企业参与加速。Commonwealth Fusion Systems、TAE Technologies、Helion Energy等以独特方式推进开发,累计投资额超过98亿美元。日本京都fusion engineering也在进行全球展开。
2023年,日本政府制定了《fusion energy创新战略》,目标是2050年代实现实用化。