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起重機將國際熱核聚變實驗堆的杜瓦底座吊入托卡馬克基坑內。

中核集團建造的中國環流器二號。

可控核(he)聚變裝置俗稱“人造太(tai)陽”，是照亮人類未來的終極(ji)能源夢想。近日(ri)，我(wo)國(guo)傳來好消息：由(you)中核(he)集團牽頭(tou)的中法聯(lian)合體為“人造太(tai)陽”核(he)心設備(bei)安(an)裝工作(zuo)全面開展創(chuang)造了有利條件——這是中國(guo)向核(he)能高端(duan)市場(chang)邁(mai)出的實質性步伐(fa)，將為我(wo)國(guo)深(shen)度參與聚變國(guo)際合作(zuo)、自主設計建造未來中國(guo)聚變堆奠(dian)定堅(jian)實基礎。

近日，位于(yu)法(fa)國(guo)的世界上最(zui)大的核(he)(he)聚(ju)變反應堆(dui)——國(guo)際(ji)熱核(he)(he)聚(ju)變實驗堆(dui)（ITER）項目迎來了(le)重要里程碑時刻，施工(gong)(gong)人員開始安裝(zhuang)(zhuang)反應堆(dui)托卡馬克的首(shou)個主要部件。此前，由中核(he)(he)集團牽頭(tou)的中法(fa)聯合體按(an)期開展了(le)相關安裝(zhuang)(zhuang)底座——杜(du)瓦底座的接收(shou)及吊裝(zhuang)(zhuang)準備(bei)工(gong)(gong)作，為核(he)(he)心設備(bei)安裝(zhuang)(zhuang)工(gong)(gong)作全(quan)面(mian)開展創造了(le)有利條件。這是中國(guo)向核(he)(he)能(neng)高(gao)端市場邁出的實質性(xing)步伐，將(jiang)為我(wo)國(guo)深(shen)度(du)參與聚(ju)變國(guo)際(ji)合作、自主設計建造未(wei)來中國(guo)聚(ju)變堆(dui)奠(dian)定堅實基礎。

從“靠太陽”到“造太陽”

可控核(he)(he)聚變(bian)裝(zhuang)置俗稱“人造太陽”，是(shi)全球核(he)(he)聚變(bian)人一代代接力奔跑，致力于照亮人類未來的(de)終極能源夢想。伴隨全球人口(kou)增長與經濟(ji)發展，能源需求(qiu)將持續(xu)增長。然而(er)，地球化石燃料的(de)儲量有限，尋找未來能源成(cheng)為(wei)當務之急。

萬物(wu)生長靠(kao)太陽，無(wu)論是(shi)傳統的(de)(de)化石(shi)能(neng)源，還是(shi)風能(neng)、生物(wu)能(neng)等新型能(neng)源，其本(ben)質都是(shi)太陽能(neng)。而太陽的(de)(de)能(neng)量，科學家(jia)們早已(yi)探明究竟：來自其內部的(de)(de)核聚(ju)變反應(ying)。

那么，我們是否(fou)可以模擬太陽產生能量的(de)原理，研(yan)發可控核聚(ju)變技術，從而制造“太陽”呢？

專家的(de)回(hui)答是(shi)肯定的(de)：不僅(jin)可以，而且是(shi)必須。

“可(ke)控核(he)聚變(bian)是目前人(ren)類(lei)認識(shi)到的，可(ke)以最終解(jie)決(jue)人(ren)類(lei)社(she)會能源與環境問(wen)題(ti)、推動人(ren)類(lei)社(she)會可(ke)持續發展的重要途徑之一。”中核(he)集團(tuan)核(he)工業(ye)西(xi)南物(wu)理研究院院長段旭如表(biao)示。

從必要性來說，化石能(neng)源(yuan)不(bu)(bu)可再生且有(you)污染(ran)，風能(neng)、水能(neng)不(bu)(bu)穩定，核(he)裂變能(neng)原料(liao)有(you)限、核(he)廢料(liao)有(you)放(fang)射性污染(ran)，因(yin)此，需要尋找資源(yuan)豐富(fu)、清潔高效(xiao)的新能(neng)源(yuan)——目前(qian)，最有(you)可能(neng)擔當這一角(jiao)色的只有(you)可控核(he)聚(ju)變能(neng)。而且，可控核(he)聚(ju)變不(bu)(bu)排放(fang)有(you)害氣體，有(you)利于(yu)解(jie)決(jue)當前(qian)的環境污染(ran)問題。

從(cong)可行性來(lai)說，核聚變的原料是氫的同位(wei)素（氘(dao)(dao)和氚），地球上含量極為豐富。“氘(dao)(dao)在海(hai)水(shui)中儲(chu)量極大，1公升海(hai)水(shui)里提取出的氘(dao)(dao)，在完全(quan)聚變反(fan)應(ying)后(hou)，可釋放(fang)相當于燃(ran)燒300公升汽油的能量。”段旭(xu)如說。

一字之差的困難

從(cong)核(he)(he)裂變到(dao)(dao)(dao)核(he)(he)聚變，從(cong)不(bu)可控(kong)到(dao)(dao)(dao)可控(kong)——僅(jin)一字之(zhi)差，但技術難度差別太(tai)大了(le)。“世界上首顆原子彈爆炸后(hou)不(bu)到(dao)(dao)(dao)10年，核(he)(he)裂變技術就(jiu)實(shi)現了(le)和平(ping)利(li)用，建(jian)成了(le)核(he)(he)電站(zhan)。”中核(he)(he)集(ji)團核(he)(he)工業西南物(wu)理研究院特聘研究員(yuan)鐘武律說，因此，許多人(ren)曾樂觀地認為(wei)，用不(bu)了(le)多久(jiu)就(jiu)能實(shi)現核(he)(he)聚變的(de)和平(ping)利(li)用——然(ran)而，經過全(quan)世界科學家超過半個世紀的(de)努力，至(zhi)今仍未成功。

鐘武(wu)律做了一個簡單(dan)比較。太陽能穩定核聚變，是因其內(nei)部不僅有1500萬攝(she)氏(shi)度以上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)，且(qie)約(yue)有3000億個大(da)氣(qi)壓的(de)超(chao)高(gao)氣(qi)壓。而(er)地球上(shang)無(wu)法(fa)達到如(ru)此(ci)高(gao)的(de)氣(qi)壓，只能在高(gao)溫(wen)(wen)上(shang)下(xia)功夫了，需要把溫(wen)(wen)度提高(gao)到上(shang)億攝(she)氏(shi)度才(cai)行。“先不說如(ru)何產生(sheng)這么高(gao)的(de)溫(wen)(wen)度，就算產生(sheng)了，也(ye)找不到容器‘盛放’它。”鐘武(wu)律說，地球上(shang)最耐高(gao)溫(wen)(wen)的(de)金屬材(cai)料鎢(wu)在3000多攝(she)氏(shi)度就會熔化。

不(bu)過(guo)，人類不(bu)會(hui)被(bei)困(kun)難嚇倒。20世紀50年代開始，科學(xue)家們就經歷了一(yi)(yi)系列磁(ci)約(yue)(yue)束(shu)技術路線的探索，到20世紀60年代，蘇聯科學(xue)家提出托卡(ka)馬(ma)克方案，效果驚(jing)人，備受關注。托卡(ka)馬(ma)克，簡單來說是一(yi)(yi)種利用磁(ci)約(yue)(yue)束(shu)來實現受控核(he)聚(ju)變的環(huan)形(xing)容器。它(ta)的中央是一(yi)(yi)個環(huan)形(xing)真空，外面圍(wei)繞著(zhu)線圈。通電時(shi)，其內部會(hui)產生巨大螺旋形(xing)磁(ci)場(chang)，將其中的等(deng)離子體加熱到很高溫度，以(yi)達(da)到核(he)聚(ju)變目的。

“核聚變能是清潔安全(quan)的，但仍需科學(xue)普及。”段旭(xu)如表示，就聚變堆而言，燃燒等離子(zi)體被(bei)約束在真空室(shi)內(nei)，且所含聚變堆中(zhong)的氘氚燃料含量低(di)，不(bu)會爆炸，也不(bu)會導致泄漏，幾乎沒有放(fang)射性污染。

勇擔重任的中國核電人

我國可控聚(ju)變(bian)研究始自20世(shi)紀(ji)50年代(dai)，幾乎(hu)與國際上(shang)聚(ju)變(bian)研究同步。

1965年，根據建設(she)需要(yao)，我(wo)國建立了當時國內最大(da)的聚變研究(jiu)基地——西南物理研究(jiu)所，也(ye)就是中(zhong)核集(ji)團核工(gong)業西南物理研究(jiu)院的前身。

正是在這里，中(zhong)國(guo)(guo)核聚(ju)(ju)變(bian)領(ling)域第一(yi)座大科(ke)學(xue)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)——中(zhong)國(guo)(guo)環流器一(yi)號(hao)（HL－1）托卡馬克裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)于1984年建成，成為(wei)我國(guo)(guo)核聚(ju)(ju)變(bian)研究(jiu)(jiu)史上的一(yi)個重要(yao)里程碑。它的成功(gong)建造(zao)與運行為(wei)我國(guo)(guo)自(zi)主設計、建造(zao)、運行核聚(ju)(ju)變(bian)實驗(yan)研究(jiu)(jiu)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)積累了豐富(fu)經(jing)驗(yan)，培養了我國(guo)(guo)第一(yi)批(pi)核聚(ju)(ju)變(bian)工程技術及實驗(yan)運行人才(cai)隊伍，為(wei)我國(guo)(guo)發展(zhan)更高參(can)數的磁約束聚(ju)(ju)變(bian)大科(ke)學(xue)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)奠定了堅實基(ji)礎。

從此，中(zhong)國(guo)(guo)磁約束聚變一(yi)步(bu)步(bu)從無到有，從小到大。1995年(nian)，中(zhong)國(guo)(guo)第一(yi)個(ge)超導托卡馬(ma)(ma)克(ke)(ke)裝(zhuang)置HT－7在合肥建(jian)成；2002年(nian)中(zhong)國(guo)(guo)建(jian)成第一(yi)個(ge)具有偏濾(lv)器位形的托卡馬(ma)(ma)克(ke)(ke)裝(zhuang)置中(zhong)國(guo)(guo)環(huan)流器二(er)號(hao)A（HL－2A）；2006年(nian)，世界(jie)上第一(yi)個(ge)全(quan)超導托卡馬(ma)(ma)克(ke)(ke)裝(zhuang)置東方超環(huan)（EAST）首次等離子體放電成功……

預計(ji)今(jin)年在(zai)四川成都投入(ru)運行的(de)“中(zhong)國(guo)環(huan)流器二號M”裝置(zhi)，將成為我(wo)國(guo)規模(mo)最大、參(can)數最高的(de)磁約束可(ke)控核聚(ju)變(bian)實驗研究裝置(zhi)。它可(ke)將我(wo)國(guo)現有裝置(zhi)的(de)最高等離子體(ti)電(dian)流從1兆安培提高到3兆安培，離子溫度也將達到1億攝氏度以上。

人類的共同目標

正如太陽造福于整(zheng)個地(di)球(qiu)，“人(ren)造太陽”的研(yan)制，將(jiang)為人(ren)類帶(dai)來巨(ju)大福祉。但其技術挑戰大，研(yan)發(fa)困(kun)難重重，因(yin)此(ci)需(xu)集全球(qiu)之力(li)共(gong)同來攻克。

基于(yu)此(ci)，國(guo)(guo)際(ji)熱(re)核(he)聚(ju)(ju)變實驗堆（ITER）計劃2006年應運而生，由中國(guo)(guo)、美國(guo)(guo)、歐(ou)盟、俄羅斯(si)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)印度7方參(can)與，計劃在法(fa)國(guo)(guo)普羅旺斯(si)地(di)區共同(tong)建造(zao)一(yi)個電站(zhan)規模的(de)(de)聚(ju)(ju)變反應堆，也(ye)即世界上最大(da)的(de)(de)托卡馬克(ke)裝置。ITER是目(mu)前全球規模最大(da)、影(ying)響最深(shen)遠(yuan)的(de)(de)國(guo)(guo)際(ji)科技合作項(xiang)目(mu)之一(yi)，凝聚(ju)(ju)了國(guo)(guo)際(ji)聚(ju)(ju)變界多(duo)年來的(de)(de)研究成果以及國(guo)(guo)際(ji)聚(ju)(ju)變界的(de)(de)技術力量。

“該項目(mu)(mu)也是中國(guo)以平等身(shen)份參(can)加的(de)最大國(guo)際科技合作項目(mu)(mu)。其中，中國(guo)承擔了約9%的(de)采購包研(yan)發任務。”段旭如表示：“簽署這個計劃，正是希望集中全球科技力量，共(gong)同攻(gong)克難題。”

“這(zhe)些年來，我國(guo)磁約(yue)束(shu)(shu)聚(ju)變(bian)研究(jiu)進展(zhan)得益于(yu)參加ITER計(ji)劃。”段(duan)旭如說，利用這(zhe)一良好國(guo)際(ji)合作平臺，在(zai)國(guo)家有關部委的大力支持下，我國(guo)核(he)聚(ju)變(bian)研究(jiu)實現了高質量發展(zhan)，磁約(yue)束(shu)(shu)核(he)聚(ju)變(bian)研究(jiu)從過去(qu)地跟(gen)跑步(bu)入了并跑階段(duan)，部分(fen)技術達到了國(guo)際(ji)領先(xian)水平。

中國(guo)(guo)的(de)積(ji)極(ji)參與(yu)也推動了(le)ITER計劃的(de)快速發(fa)展。鐘武律表(biao)示，參加ITER計劃以來(lai)，中國(guo)(guo)積(ji)極(ji)參與(yu)建設(she)，承擔著諸多核(he)心部件研(yan)發(fa)制造(zao)（采購(gou)(gou)包(bao)）任務。“目前，中國(guo)(guo)承擔的(de)ITER采購(gou)(gou)包(bao)，不管是(shi)在研(yan)發(fa)進度(du)還是(shi)在完(wan)成質量方面，均(jun)處于7方的(de)前列，為ITER建設(she)貢獻(xian)了(le)中國(guo)(guo)力量與(yu)智慧。在國(guo)(guo)際(ji)聚變舞臺上，中國(guo)(guo)有了(le)更大的(de)話語權。”

除了(le)承(cheng)(cheng)擔中方承(cheng)(cheng)諾的(de)任務外(wai)，中方還積極爭取ITER其他(ta)關(guan)鍵(jian)任務。去年9月(yue)，中核(he)(he)(he)集團牽頭拿下了(le)ITER迄今金額最(zui)大(da)的(de)主(zhu)機總裝1號合同。這個工程安裝的(de)是(shi)ITER裝置最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)核(he)(he)(he)心設備，其重(zhong)要(yao)性相當于核(he)(he)(he)電(dian)站的(de)反(fan)應堆、人體里的(de)心臟。這是(shi)有史(shi)以來(lai)中國企業在歐洲市(shi)場中標的(de)最(zui)大(da)核(he)(he)(he)能工程項目合同。

“通(tong)過(guo)國(guo)際競標拿到了ITER項目最核(he)心(xin)部分的安裝工程，證(zheng)明(ming)我(wo)們的團隊在世界上(shang)是領先(xian)的。”中核(he)集團董事長(chang)余劍鋒表(biao)示(shi)。

“從ITER計劃的進(jin)展以及國際核聚變發(fa)展進(jin)程看，我們(men)有信(xin)心(xin)到21世紀中(zhong)葉實現可控的核聚變發(fa)電(dian)。”段旭如充滿信(xin)心(xin)。

【責任編輯：趙(zhao)藝(yi)涵】