人造太阳：能源危机终结者

　　“人造太阳”计划与国际空间站、人类基因组计划一样，是重大国际科技合作项目。实际是指国际热核聚变实验堆计划(ITER)，终极目标是开发出一种清洁、安全而又源源不断的新能源。

　　人造太阳模拟核聚变产生能量

　　将是人类未来能源的主导形式

　　石油、天然气、煤炭等不可再生的矿物能源，不仅造成温室效应，而且还有枯竭之忧。从长远来看，核聚变能将是人类未来能源的主导形式，被科学家称为能源危机的终结者。“人造太阳”制造的核聚变能，是模仿太阳的原理，使两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核，并释放能量。“人造太阳”试验装置，实际上就是在磁容器中对氢的同位素氘(dāo音同“刀”)和氘所发生的核聚变反应进行控制。这一研究涉及多学科多领域，比如中性粒子的输入、微波加热、激光诊断以及材料技术等。

　　核聚变能很清洁易采集

　　1升海水等于300升汽油

　　在太阳的中心，温度高达1500万摄氏度，气压达3000多亿个大气压，在这样的高温高压条件下，核聚变放出大量能量。“人造太阳”计划模拟这一过程，将建设一个巨大的核聚变反应装置。在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘，像变压器似的使其产生等离子体，然后提高密度、温度，使其发生聚变反应，产生巨大的能量。

　　与传统的化石能源相比，核聚变能具有清洁和易采集的特点。产生聚变的主要燃料氘广泛分布在海水中，每一升海水中约含有30毫克氘，通过聚变反应产生的能量相当于300升汽油的热能。采集氘放到未来的“人造太阳”当中发生聚变反应，就能产生新能源。理论上，如果建成一座1000兆瓦的核聚变电站，每年只需要从海水中提取304公斤的氘，就可以产生1000兆瓦的电量，照此计算，地球上仅在海水中就含有的45万亿吨氘，足够人类使用上百亿年。氢弹爆炸使制造核聚变成现实

　　我国建世界首个全超导核聚变装置

　　1952年，第一颗氢弹爆炸，使人类制造核聚变反应成为现实，“人造太阳”之梦由此而始，但那只是不可控制的瞬间爆炸。随后，科学家们一直在寻找途径，把氢弹爆炸在某个试验装置里加以控制，希望源源不断地取出它的核聚变能。

　　在地球上再现太阳的环境，意味着持续几千万摄氏度乃至上亿摄氏度的高温，并要避免高温等离子体的逃逸。上世纪70至90年代，一些发达国家纷纷兴建“托卡马克”装置——构造一个形如中空面包圈的环形磁容器，利用强磁场约束带电粒子，将聚变原料加热到上亿摄氏度高温，实现聚变反应。我国也在合肥、成都等地兴建了托卡马克装置，进行核聚变实验研究。由于技术局限，全球“人造太阳”实验装置释放电能的时间很短。科学家寄希望于全超导技术的应用，这种技术可使实验装置释放电能的时间延长。

　　上世纪末期，美国、日本、印度等国家开始研制全超导核聚变实验装置。2006年9月，我国建成世界上第一个投入运行的全超导非圆截面核聚变实验装置“EAST”，使磁约束核聚变研究更进一步。

　　“人造太阳”实验堆约10年建成

　　核聚能进入百姓家还要50年

　　国际上将核聚变研究的发展分为6个阶段:原理性研究阶段、规模实验阶段、点火装置实验阶段(氘氚燃烧实验)、反应堆工程物理实验阶段、示范反应堆阶段、商用化反应堆阶段。国际聚变研究正处于点火装置和氘氚燃烧实验阶段，并逐步向反应堆工程物理实验阶段过渡。

　　“人造太阳”是国际热核聚变实验堆计划的目标，国际热核聚变实验堆大约需要10年建成，然后是核聚变示范堆的建设和试运行，还需要20年，此后核聚堆还会有20年左右的物理运行期。

　　中国EAST科学工程总工程师翁佩德说，等离子体放电已经能出现在实验室中，但它所发出的电能还只能在很短时间内存在，不能达到长时间可控的稳态放电，核聚能进入普通百姓的家中，至少还要有50年左右甚至更长的时间。

　　李斌　程会文左图中国研制的全超导托卡马克EAST核聚变实验装置

　　名词解释

　　国际热核聚变实验反应堆计划(ITER)

　　也称“人造太阳”计划。1985年，在美、苏首脑的倡议和国际原子能机构(简称IAEA)的赞同下，重大国际科技合作计划ITER得以确立，参加计划的7方包括欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国、中国和印度。其目标是要建造世界上第一个受控热核聚变实验反应堆，用以解决建设聚变电站的关键技术问题。这是中国参加的规模最大的国际合作项目。

　　核聚变能源

　　核能包括裂变能和聚变能。裂变能是重金属元素的质子通过裂变而释放的巨大能量，目前已经实现商用化。因为裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。

　　而核聚变不产生长达千年都不能分解的核废料，不产生加剧温室效应的气体，是一种无限的、清洁的、安全的能源。与目前的核电站不同，聚变反应堆不发生泄漏，也不对环境和周围居民构成威胁。