美国国家科学院敦促政府推进国内核聚变能源的研发

        2018年12月，应美国能源部要求，美国国家科学院发布了《美国燃烧等离子体研究战略计划委员会的最终报告》^[1]，建议美国应继续参与国际聚变发电项目——国际热核聚变实验堆（ITER），同时扩大和推进美国国内核聚变能源的研发工作。

　　1、燃烧等离子体研究战略计划的主要内容

　　核聚变研究的进展及新技术的潜力，正在提高聚变能源的经济吸引力并降低核聚变发展的成本。美国将从其在燃烧等离子体研究的投资中获益，并制定为满足国家未来的能源需求开发聚变电力的战略。委员会提出了当前该计划的4项重要内容。

　　（1）燃烧等离子体实验的建设和运行不断取得进展，导致需开展燃烧等离子体的深入研究。

　　（2）研究要超越在燃烧等离子体实验中所做的工作，以改善和完全实现商业聚变能力。

　　（3）聚变科学和技术的创新旨在改善作为商业能源的聚变动力系统。

　　（4）聚变能源研究的使命，使大学、国家实验室和工业界参与实现国家的商业聚变能力。

　　2、燃烧等离子体科学的重大进展

　　自从美国加入ITER伙伴关系以来，在美国和其他国家使用研究设施进行的实验效率很高。控制和维持燃烧等离子体的新思路已经被发现，并且美国开发的理论和计算模型已经大大提高了控制等离子体稳定性、预测等离子体约束和增强聚变能性能的能力。对燃烧等离子体科学的认识有了重大进展。

　　（1）美国聚变能源科学计划作为国际研究工作的一部分，在燃烧等离子体科学和技术方面取得了重大进展，大大提高了人们对ITER等燃烧等离子体实验将成功实现其科学使命的信心。

　　（2）除了燃烧等离子体研究之外，还需要在燃烧等离子体科学、核聚变科学、聚变材料科学等方面进行深入研究，以降低成本，充分实现聚变动力系统。

　　（3）聚变新技术、预测模拟能力的提高，ITER科学和操作的信心，以及在美国和与国际合作伙伴进行的工程系统研究表明，他们愿意进行研究，从而导致从成本效益向商业聚变能的实现。

　　3、聚变科学的重大进展

　　聚变科学实验与理论的重大进展为聚变研究的快速发展提供了坚实基础。聚变等离子体理论和计算的进展，加上诊断良好的灵活的美国实验，增强了对燃烧等离子体性能预测的信心，并明确了对有吸引力的聚变能源的要求。同样，ITER制造和运行在核聚变工程科学和工业能力方面取得了很多成果。

　　（1）ITER的研究和运行所带来的科学和技术效益对美国核聚变能源的发展具有重要意义。

　　（2）ITER在美国燃烧等离子体研究活动中发挥着核心作用，目前是唯一在发电厂规模上制造燃烧等离子体的现有项目。

　　（3）在理解环形磁约束、等离子体控制和整体等离子体优化的综合解决方案方面的进展后，指出了ITER基线之外需要改进的地方，并展示了如何通过精心设计和模拟来降低成本和加速聚变能的发展。

　　（4）如果美国退出ITER项目，国家研究工作将受到严重干扰，美国的研究人员将与国际工作隔离开来，任何分享关键燃烧等离子体研究和聚变技术经验借鉴的好处。

　　（5）如果没有ITER，美国将需要设计、论证和建造一种替代方法，以获得创造和控制产生能源的燃烧等离子体的经验。       （王立伟）