探訪“人造太陽(yáng)”項(xiàng)目

佚名

一個(gè)集結(jié)了包括中國(guó)在內(nèi)的30多個(gè)國(guó)家的頂尖科學(xué)家、目前世界上最大的科學(xué)合作工程——國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃（簡(jiǎn)稱“ITER”）正在進(jìn)行。這個(gè)工程還有一個(gè)名字：“人造太陽(yáng)”。它將如何解決人類能源的終極問(wèn)題？記者探訪“人造太陽(yáng)”背后的力量。

能量之大，攻關(guān)1億℃高溫

萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)。怎樣才能實(shí)現(xiàn)“人造太陽(yáng)”？科學(xué)家想了一個(gè)辦法，就是把一團(tuán)上億℃的等離子體火球，用磁場(chǎng)把它懸浮起來(lái)，跟周邊的任何容器材料不接觸。這時(shí)，就可以對(duì)它加熱、控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“受控的核聚變”，實(shí)現(xiàn)“人造太陽(yáng)”。

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(gè)專門(mén)裝置盛放這團(tuán)火球，它就是中國(guó)環(huán)流器二號(hào)A托卡馬克裝置。裝置內(nèi)部，由無(wú)數(shù)根銅導(dǎo)體線圈產(chǎn)生一個(gè)封閉的磁場(chǎng)，用來(lái)約束分散等離子體的行為。

如果把試驗(yàn)裝置看成一個(gè)微波爐，核工業(yè)西南物理研究院研究員、高級(jí)工程師黃梅的工作就是不斷給這個(gè)裝置加溫。這種方式叫“電子回旋波加熱”，“就是通過(guò)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。”目前，托卡馬克裝置的溫度已升至5500萬(wàn)℃，是迄今為止國(guó)內(nèi)裝置達(dá)到的最高溫度。“要實(shí)現(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(shí)驗(yàn)堆建在法國(guó)，中國(guó)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(wàn)億噸氘，將解決人類能源問(wèn)題

作為等離子體診斷的“專職醫(yī)生”，鐘武律說(shuō)，離子體的變化達(dá)到微秒或者毫秒級(jí)別，必須在實(shí)驗(yàn)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(dòng)“人造太陽(yáng)”計(jì)劃？在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，核能包含兩種方式：核裂變和核聚變。人造太陽(yáng)項(xiàng)目，也就是“受控?zé)岷司圩兡茉础保捎谄涔逃械陌踩浴o(wú)污染的優(yōu)越性、燃料資源豐富等特點(diǎn)，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(zhǎng)許敏解釋說(shuō)，最容易實(shí)現(xiàn)的核聚變能源來(lái)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。科學(xué)家初步估計(jì)，地球上的海水中蘊(yùn)藏約40萬(wàn)億噸氘。核聚變一直被視為解決未來(lái)能源問(wèn)題的希望。

找材料，將美國(guó)壟斷技術(shù)造價(jià)降低90%

2016年12月，由“人造太陽(yáng)”核心部件中方項(xiàng)目總工程師王平懷團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件“第一壁”，在國(guó)際上率先通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證。讓中國(guó)落后于美國(guó)20年的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“領(lǐng)跑”。

什么是“第一壁”？實(shí)驗(yàn)裝置中的聚變物質(zhì)時(shí)刻釋放著高強(qiáng)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(huì)讓反應(yīng)堆熄滅。王平懷說(shuō)，要構(gòu)建起“人造太陽(yáng)”的核心，需要特殊的金屬材料筑起一道“防火墻”。中國(guó)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(duì)外銷(xiāo)售超過(guò)上百萬(wàn)元人民幣，美國(guó)處于技術(shù)壟斷地位。王平懷團(tuán)隊(duì)進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)十年的研制，如今自主研制的材料問(wèn)世后，將美國(guó)壟斷價(jià)格降低了90%。

此外，王平懷說(shuō)，及時(shí)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(xiàng)目組就提交了多達(dá)十幾項(xiàng)國(guó)家專利申請(qǐng)。

希望之源，望2050年點(diǎn)亮燈泡

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

研究過(guò)程耗資高昂，核聚變?cè)囼?yàn)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(duì)低廉，普通老百姓都能消費(fèi)得起。目前，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)是2050年。

（司婷婷薦自《華西都市報(bào)》）

責(zé)編：我不是雨果