探訪“人造太陽”項目

佚名

一個集結(jié)了包括中國在內(nèi)的30多個國家的頂尖科學(xué)家、目前世界上最大的科學(xué)合作工程——國際熱核聚變實驗堆計劃（簡稱“ITER”）正在進行。這個工程還有一個名字：“人造太陽”。它將如何解決人類能源的終極問題？記者探訪“人造太陽”背后的力量。

能量之大，攻關(guān)1億℃高溫

萬物生長靠太陽。怎樣才能實現(xiàn)“人造太陽”？科學(xué)家想了一個辦法，就是把一團上億℃的等離子體火球，用磁場把它懸浮起來，跟周邊的任何容器材料不接觸。這時，就可以對它加熱、控制，進而實現(xiàn)“受控的核聚變”，實現(xiàn)“人造太陽”。

等離子體天性“放蕩不羈”，更喜歡漂泊不定。如何讓其乖乖“受控”？在成都的核工業(yè)西南物理研究院，有一個專門裝置盛放這團火球，它就是中國環(huán)流器二號A托卡馬克裝置。裝置內(nèi)部，由無數(shù)根銅導(dǎo)體線圈產(chǎn)生一個封閉的磁場，用來約束分散等離子體的行為。

如果把試驗裝置看成一個微波爐，核工業(yè)西南物理研究院研究員、高級工程師黃梅的工作就是不斷給這個裝置加溫。這種方式叫“電子回旋波加熱”，“就是通過微波注入等離子體，給微波爐添把火，讓內(nèi)部溫度不斷升高，從而讓食物更快熟透?！蹦壳?，托卡馬克裝置的溫度已升至5500萬℃，是迄今為止國內(nèi)裝置達(dá)到的最高溫度?！耙獙崿F(xiàn)受控核聚變反應(yīng)，必須達(dá)到上億℃以上高溫，以及足夠高的密度等。”

ITER實驗堆建在法國，中國將承擔(dān)約9%的研發(fā)制造任務(wù)——由核工業(yè)西南物理研究院、中科院等離子體物理研究所等單位的科學(xué)家具體承擔(dān)。

40萬億噸氘，將解決人類能源問題

作為等離子體診斷的“專職醫(yī)生”，鐘武律說，離子體的變化達(dá)到微秒或者毫秒級別，必須在實驗間隔的8分鐘內(nèi)，做出判斷并且調(diào)整相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。

如此繁復(fù)、浩瀚，為什么要啟動“人造太陽”計劃？在業(yè)內(nèi)人士看來，核能包含兩種方式：核裂變和核聚變。人造太陽項目，也就是“受控?zé)岷司圩兡茉础?，由于其固有的安全性、無污染的優(yōu)越性、燃料資源豐富等特點，被認(rèn)為是人類最理想的潔凈能源。核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所副所長許敏解釋說，最容易實現(xiàn)的核聚變能源來自氫的同位素，氘和氚的劇烈反應(yīng)。一公升海水里提取出的氘，完全聚變反應(yīng)可釋放相當(dāng)于燃燒300升汽油的能量?？茖W(xué)家初步估計，地球上的海水中蘊藏約40萬億噸氘。核聚變一直被視為解決未來能源問題的希望。

找材料，將美國壟斷技術(shù)造價降低90%

2016年12月，由“人造太陽”核心部件中方項目總工程師王平懷團隊自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件“第一壁”，在國際上率先通過權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證。讓中國落后于美國20年的技術(shù)實現(xiàn)了“領(lǐng)跑”。

什么是“第一壁”？實驗裝置中的聚變物質(zhì)時刻釋放著高強度的熱輻射。如果材料性能不佳，要么被高溫瞬間融化，要么會讓反應(yīng)堆熄滅。王平懷說，要構(gòu)建起“人造太陽”的核心，需要特殊的金屬材料筑起一道“防火墻”。中國科學(xué)家承擔(dān)研制的這種材料，被稱為反應(yīng)堆的“第一壁”。這種高純度金屬一公斤對外銷售超過上百萬元人民幣，美國處于技術(shù)壟斷地位。王平懷團隊進行長達(dá)十年的研制，如今自主研制的材料問世后，將美國壟斷價格降低了90%。

此外，王平懷說，及時傳走熱量需要特殊結(jié)構(gòu)，僅是攻克的兩種材料連接工藝，項目組就提交了多達(dá)十幾項國家專利申請。

希望之源，望2050年點亮燈泡

如何真正實現(xiàn)受控的核聚變，以至于未來的并網(wǎng)發(fā)電，還有漫長的路要走。

研究過程耗資高昂，核聚變試驗可能還要幾代人的心血。等到核聚變電站能夠并網(wǎng)發(fā)電后，核聚變能源的生產(chǎn)成本相對低廉，普通老百姓都能消費得起。目前，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為這個時間節(jié)點是2050年。

（司婷婷薦自《華西都市報》）

責(zé)編：我不是雨果