核聚變——未來的能源？

英國牛津區(qū)一所外型獨(dú)特的白色建筑物保安嚴(yán)密，正進(jìn)行著世界最重要的能源科研計(jì)劃：歐洲多國科學(xué)家齊心協(xié)力，矢志探索未來的星際能源——核聚變。

“五十多年來，人類一直努力不懈地試圖馴服核聚變，這是維持太陽、星宿數(shù)十億年發(fā)熱發(fā)光的基本能源。這個(gè)任務(wù)至關(guān)重要，世界變暖現(xiàn)象迫令各國政府逐步放棄污染環(huán)境的化石能源，另辟環(huán)保能源，但事實(shí)證明，這是個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

曾幾何時(shí)，被視為世界能源危機(jī)救星的核電廠，工作至今功率開發(fā)已接近盡頭，但由于輻射廢料的處理和核意外問題，各國政府有所顧忌，繼續(xù)開發(fā)新一代傳統(tǒng)核電廠受到來自多方面的阻力。

在這種情況下，駕馭核聚變似乎是解決能源問題的最佳方法。在地球上，海水供應(yīng)量要多少有多少，而海水中的類氫原子，如氘和氚，就是熱核聚變能源的基礎(chǔ)，只要把它們?nèi)紵磷銐虻母邷?，它們就?huì)分解成電子和核子，這時(shí)再繼續(xù)加熱，其中帶正電的核子猛力相撞聚合釋放偌大能量：一公斤核聚變?nèi)剂纤a(chǎn)生的能源，相當(dāng)于八千公噸石油！

問題的關(guān)鍵是如何達(dá)到和維持產(chǎn)生核聚變所需的高溫——攝氏一億度，比太陽核心還要熱的溫度。不過，經(jīng)過數(shù)十年的研究，科學(xué)家認(rèn)為目標(biāo)最終必能達(dá)到。

他們的信心和樂觀，主要源于卡勒姆的歐洲核聚變計(jì)劃的研究取得了突破。從七十年代末開始，這批科學(xué)家就致力以強(qiáng)磁場(chǎng)固定環(huán)形真空瓶內(nèi)的核聚變?cè)?，然徨利用?zhǔn)備導(dǎo)向的無線電波束，以及迅速移動(dòng)的中子，把核聚變?cè)霞訜嶂翑z氏至一億度以上。

一九九七年，是卡勒姆研究人員難忘的年頭，他們終于產(chǎn)生出十六兆瓦的核聚變能（足以供應(yīng)一個(gè)城鎮(zhèn)的電量），消息馬上成為全球報(bào)章的頭條?？上М?dāng)中有個(gè)棘手難題：要維持核聚變繼續(xù)反應(yīng)，得用上兩倍于產(chǎn)量的能源。

今天，科學(xué)家終于認(rèn)為問題解決有望，美國知名核聚變專家跟歐、俄、日、加研究人員合作，致力建造熱核試驗(yàn)反應(yīng)堆——世界首個(gè)核聚變?cè)先紵鳌?/p>

這部機(jī)械從體積、從成本來說都不同凡響。大概會(huì)在二○一八年問世的熱核試驗(yàn)反應(yīng)堆，高度相當(dāng)于一幢十層大樓，全部費(fèi)用超過三十億英磅。

其實(shí)美國早在一九九六年曾經(jīng)推出一部體積是上述計(jì)劃兩倍的初版核聚變反應(yīng)堆，僅管有極強(qiáng)的磁場(chǎng)固定核聚變?cè)?，但加熱至高溫時(shí)，熾熱的核聚變?cè)线€是會(huì)在環(huán)形真空瓶內(nèi)到處亂濺，溫度迅速漏泄。為了應(yīng)付這個(gè)泄熱問題，機(jī)器就要非常龐大，目的無非是令熱量泄漏時(shí)間大大增加。

令人擔(dān)擾的是，初版聚變機(jī)的泄熱問題依然嚴(yán)重，結(jié)果耗資六十億英鎊的初版熱核試驗(yàn)反應(yīng)堆計(jì)劃被擱置，并為往后的核聚變能源研究投下陰影。不過，最近的研究出現(xiàn)突破，卡勒姆的專家發(fā)現(xiàn)，只要聰明地調(diào)校磁場(chǎng)和無線電波，就能控制核聚變?cè)希谄渲行纬尚顭釁^(qū)。

歐洲核聚變計(jì)劃的科學(xué)家最近宣布，熱核試點(diǎn)反應(yīng)堆的溫度已達(dá)到攝氏三億度，是維持核聚變所需溫度的兩倍多。另方面，專家開發(fā)了一部威力不菲的電腦，可以預(yù)測(cè)核聚變?cè)系幕顒?dòng)規(guī)律——包括其蓄熱效應(yīng)的數(shù)據(jù)。

當(dāng)然，研究人員始終擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)些意想不到的情況，妨礙熱核試驗(yàn)反應(yīng)堆達(dá)標(biāo)：生產(chǎn)能量比機(jī)械消耗的多十倍。

即使熱核試驗(yàn)反應(yīng)堆計(jì)劃取得科學(xué)上的成功，現(xiàn)時(shí)還不能確定，至少二十年后，才能投入服務(wù)的核聚變電廠，是否符合經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)境學(xué)家說，維持這樣龐大反應(yīng)堆的運(yùn)作，以及讓它安全退役的成本，高不可測(cè)；而輻射廢料的處理問題，亦令人大傷腦筋。

于是有一批英國科學(xué)家開始另行設(shè)計(jì)新的裝置，他們放棄目前標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)狀壓力裝置，轉(zhuǎn)向圓球形的小巧設(shè)計(jì)。

早于一九九一年英國專家就試制成世界首個(gè)高溫球面等離子體實(shí)驗(yàn)裝置，直徑僅兩米，可有效地控制核聚變?cè)系倪\(yùn)動(dòng)，而所用的磁場(chǎng)強(qiáng)度，僅為環(huán)狀裝置的十分之一。

英國專家小組現(xiàn)已試制成新版球面等離子體實(shí)驗(yàn)裝置，體積是前者的兩倍，具體效能如何，仍有待進(jìn)一步研究。

到底核熱能源是否成為未來的主要能源？歐洲合作的熱核試驗(yàn)反應(yīng)堆，跟英國的球面等離子體裝置，孰優(yōu)孰劣？沒有人能說得準(zhǔn)，科學(xué)家認(rèn)為答案只有一個(gè)：多作試驗(yàn)。

[譯自英國《焦點(diǎn)》雜志]