当前位置： 全球最大“人造太阳”核心安装开启
可控核聚变装置俗称“人造太阳”，是照亮人类未来的终极能源梦想。近日，我国传来好消息：由中核集团牵头的中法联合体为“人造太阳”核心设施安装工作全方面开展创造了有利条件——这是中国向核能高端市场迈出的实质性步伐，将为我国深度参与聚变国际合作、自主设计建造未来中国聚变堆奠定坚实基础。
近日，位于法国的世界上最大的核聚变反应堆——国际热核聚变实验堆（ITER）项目迎来了重要里程碑时刻，实施工程人员开始安装反应堆托卡马克的首个主要部件。此前，由中核集团牵头的中法联合体按期开展了相关安装底座——杜瓦底座的接收及吊装准备工作，为核心设施安装工作全方面开展创造了有利条件。这是中国向核能高端市场迈出的实质性步伐，将为我国深度参与聚变国际合作、自主设计建造未来中国聚变堆奠定坚实基础。
可控核聚变装置俗称“人造太阳”，是全球核聚变人一代代接力奔跑，致力于照亮人类未来的终极能源梦想。伴随全球人口增长与经济发展，能源需求将持续增长。然而，地球化石燃料的储量有限，寻找未来能源成为当务之急。
万物生长靠太阳，无论是传统的化石能源，还是风能、生物能等新型能源，其本质都是太阳能。而太阳的能量，科学家们早已探明究竟：来自其内部的核聚变反应。
那么，我们是不是可以模拟太阳产生能量的原理，研发可控核聚变技术，从而制造“太阳”呢？
“可控核聚变是目前人类认识到的，可以最终解决人类社会能源与环境问题、推动人类社会可持续发展的重要方法之一。”中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如表示。
从必要性来说，化石能源不可再生且有污染，风能、水能不稳定，核裂变能原料有限、核废料有放射性污染，因此，需要寻找资源丰富、清洁高效的新能源——目前，最大有可能担当这一角色的只有可控核聚变能。而且，可控核聚变不排放有害化学气体，有利于解决当前的环境污染问题。
从可行性来说，核聚变的原料是氢的同位素（氘和氚），地球上含量极为丰富。“氘在海水中储量极大，1公升海水里提取出的氘，在完全聚变反应后，可释放相当于燃烧300公升汽油的能量。”段旭如说。
从核裂变到核聚变，从不可控到可控——仅一字之差，但技术难度差别太大了。“世界上首颗爆炸后不到10年，核裂变技术就实现了和平利用，建成了核电站。”中核集团核工业西南物理研究院特聘研究员钟武律说，因此，许多人曾乐观地认为，用不了多久就能实现核聚变的和平利用——然而，经过全世界科学家超过半个世纪的努力，至今仍未成功。
钟武律做了一个简单比较。太阳能稳定核聚变，是因其内部不仅有1500万摄氏度以上的高温，且约有3000亿个大气压的超高气压。而地球上无法达到如此高的气压，只能在高温上下功夫了，需要把温度提高到上亿摄氏度才行。“先不说怎么样产生这么高的温度，就算产生了，也找不到容器‘盛放’它。”钟武律说，地球上最耐高温的金属材料钨在3000多摄氏度就会熔化。
不过，人类不会被困难吓倒。20世纪50年代开始，科学家们就经历了一系列磁约束技术路线年代，前苏联科学家提出托卡马克方案，效果惊人，非常关注。托卡马克，简单来说是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。它的中央是一个环形真空，外面围绕着线圈。通电时，其内部会产生巨大螺旋形磁场，将其中的等离子体加热到很高温度，以达到核聚变目的。
“核聚变能是清洁安全的，但仍需科学普及。”段旭如表示，就聚变堆而言，燃烧等离子体被约束在真空室内，且所含聚变堆中的氘氚燃料含量低，不会爆炸，也不会导致泄漏，基本上没有放射性污染。
1965年，根据建设需要，我国建立了当时国内最大的聚变研究基地——西南物理研究所，也就是中核集团核工业西南物理研究院的前身。
正是在这里，中国核聚变领域第一座大科学装置——中国环流器一号（HL－1）托卡马克装置于1984年建成，成为中国核聚变研究史上的一个重要里程碑。它的成功建造与运行为我国自主设计、建造、运行核聚变实验研究装置积累了丰富经验，培养了我国第一批核聚变工程技术及实验运行人才队伍，为我们国家发展更高参数的磁约束聚变大科学装置奠定了坚实基础。
从此，中国磁约束聚变一步步从无到有，从小到大。1995年，中国第一个超导托卡马克装置HT－7在合肥建成；2002年中国建成第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置中国环流器二号A（HL－2A）；2006年，世界上第一个全超导托卡马克装置东方超环（EAST）首次等离子体放电成功……
预计今年在四川成都投入运行的“中国环流器二号M”装置，将成为中国顶级规模、参数最高的磁约束可控核聚变实验研究装置。它可将我国现有装置的最高等离子体电流从1兆安培提高到3兆安培，离子温度也将达到1亿摄氏度以上。
正如太阳造福于整个地球，“人造太阳”的研制，将为人类带来非常大福祉。但其技术挑战大，研发困难重重，因此需集全球之力共同来攻克。
基于此，国际热核聚变实验堆（ITER）计划2006年应运而生，由中国、美国、欧盟、俄罗斯、日本、韩国和印度7方参与，计划在法国普罗旺斯地区共同建造一个电站规模的聚变反应堆，也即世界上最大的托卡马克装置。ITER是目前全球顶级规模、影响最深远的国际科学技术合作项目之一，凝聚了国际聚变界多年来的研究成果以及国际聚变界的技术力量。
“该项目也是中国以平等身份参加的最大国际科学技术合作项目。其中，中国承担了约9%的采购包研发任务。”段旭如表示：“签署这个计划，正是希望集中全球科学技术力量，共同攻克难题。”
“这些年来，我国磁约束聚变研究进展得益于参加ITER计划。”段旭如说，利用这一良好国际合作平台，在国家相关部委的全力支持下，我国核聚变研究实现了高水平质量的发展，磁约束核聚变研究从过去的跟跑步入了并跑阶段，部分技术达到了国际领先水平。
中国的热情参加也推动了ITER计划的快速发展。钟武律表示，参加ITER计划以来，中国热情参加建设，承担着诸多核心部件研发制造（采购包）任务。“目前，中国承担的ITER采购包，不管是在研发进度还是在完成质量方面，均处于7方的前列，为ITER建设贡献了中国力量与智慧。在国际聚变舞台上，中国有了更大的话语权。”
除了承担中方承诺的任务外，中方还积极争取ITER其他关键任务。去年9月，中核集团牵头拿下了ITER迄今金额最大的主机总装1号合同。这个工程安装的是ITER装置最重要的核心设备，其重要性相当于核电站的反应堆、人体里的心脏。这是有史以来中国企业在欧洲市场中标的最大核能工程建设项目合同。
“通过国际竞标拿到了ITER项目最核心部分的安装工程，证明我们的团队在世界上是领先的。”中核集团董事长余剑锋表示。
“从ITER计划的进展以及国际核聚变发展进程看，我们有信心到本世纪中叶实现可控的核聚变发电。”段旭如充满信心。（记者齐慧）