七国签约百亿欧元建人造太阳 中国承担10%造价

“国际热核反应堆计划”全面启动
欧盟与中俄美印日韩等六国正式签署协议；人类能源问题有望根本解决

综合新华社电 参加国际热核聚变实验反应堆计划的欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度的7方代表21日在法国总统府（爱丽舍宫）正式签署了联合实验协定及相关文件，全面启动了世界瞩目的人类开发新能源的宏伟计划。

国产实验装置调试成功

法国总统希拉克以实验反应堆堆址所在国总统的身份亲自主持了当天的签约仪式，欧盟委员会主席巴罗佐也专程前来出席这一仪式。

希拉克说，如果不采取措施，人类在未来200年里将耗尽地球在过去数亿年间蓄积的化石能源，并将给气候带来巨大的影响。



国际热核计划21日正式签署，欧盟委员会主席巴罗佐（左）和法国总统希拉克出席了签字仪式

代表中国政府签署协议的中国科技部部长徐冠华在发言中表示，今天是人类探索聚变能源开发的一个历史性时刻，是各国通过合作寻求解决人类面临的能源和环境问题、实现人类可持续发展的新的里程碑。他说，前不久，中国自行研制的全超导托卡马克EAST核聚变实验装置已经成功调试并初步放电。由于它与国际热核聚变实验反应堆有相似的位形，其运行将为国际热核计划的前期研发做出贡献。他特别强调指出，中国政府高度关注可持续发展，中国将与其他各方一道，为早日在世界上实现聚变能源的利用贡献力量。

核聚变能源前景无限

国际热核聚变实验反应堆的原理类似太阳发光发热，即在上亿摄氏度的超高温条件下，利用氢的同位素氘、氚的聚变反应释放出核能。核聚变燃料氘和氚可以从海水中提取，核聚变反应不产生温室气体及核废料。由于原料取之不尽，以及不会危害环境，这一计划的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用核聚变能，从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程，因此，意义和影响十分重大。

专家认为，在核聚变反应堆里，氢同位素重氢和超重氢等原子聚合后，变成更重的原子。这和通过分裂而释放能量的核裂变截然不同，人们需要进行许多实验来了解有关反应的特性。

此外，要在地球上使用受控的核聚变反应堆，就必须把气体加热到超过1亿摄氏度。这在工程和材料上的挑战将非常艰巨。有关科学家设想兴建一个圆环型的磁力悬浮实验室，把聚合反应堆放在里面。科学家预计，即使将有关设施建好以后，核聚变研究也需要几十年的时间才能获得成果。

项目背景

中国承担10%工程造价

国际热核实验反应堆（ITER）计划也被称为“人造太阳”计划。1985年，在美、苏首脑的倡议和国际原子能机构（IAEA）的赞同下，重大国际科技合作计划ITER（即International Thermonuclear Experimental Reactor）得以确立，其目标是要建造一个可自持燃烧（即“点火”）的核聚变实验堆，验证聚变反应堆的工程可行性。

ITER计划独立于IAEA之外，最初由俄、日、美、欧四方共同承建。2003年2月，在圣彼得堡召开的“ITER第八次政府间谈判会”上，中国宣布作为全权独立成员加入该计划谈判。这意味着中国承诺承担ITER工程总造价100亿欧元的10％，并享受全部知识产权。

2006年5月24日在欧盟总部布鲁塞尔，中国、欧盟、美国、韩国、日本、俄罗斯和印度7方代表共同草签了《成立国际组织联合实施ITER计划的协定》，这标志着我国实质上参加了这一计划。

与国际空间站研究、欧洲加速器、人类基因组测序研究等项目一样，国际热核计划也是一个大型的国际科技合作项目。该计划将历时35年，总投资额近百亿欧元，这也是中国参加的规模最大的国际合作项目。




“国际热核计划”某下属项目负责人、英国科学家赖斯特告诉记者，在卡达拉舍的临时研究中心，已经聚集了来自中国等相关国家的50多名科学家和工程师，他们正在为项目进行前期准备。随着这一计划正式签署协议，与此相关的装置、建筑等子系统的建设将会迅速展开。他说，等计划正式开始实施的时候，当地将会聚集约300到800名世界最顶尖的核能科学家。

“这是一项巨大的工程，光前期的建设就要10年的时间，因此，它需要各个参与国的共同协作。”赖斯特表示，目前参与ITER的7方已经有了明确分工，每个国家都要贡献部件和技术，最终到法国组装。因为ITER建在欧洲，欧盟是最大的出资方。按照计划，中国要承担10%的部件和技术，这包括超导技术、大功率电源技术、遥控技术等等，“中国负责的部分中有很多都是核反应堆计划的核心项目。”

吹走眼中的沙

科技不断地改变着我们的生活，近日，我国的科学家就率先建成了世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置，模拟太阳产生能量。

   记者现场：这个窗口就是这个“人造太阳”将要密闭的最后一个窗口，一会儿它就将和这个巨大的真空抽取装置紧密结合在一起，里面的空气就会从这个窗口抽取出来，现在我们借着这个最后的机会，再看一眼里面是什么样子的。

   这个装置从内到外一共有五层部件构成，最内层的环行磁容器象一个巨大的游泳圈，现在我们看到的只是这个“游泳圈”的一部分，进入实验状态后，这个“游泳圈”内部将达到上亿度的高温，这也正是模拟太阳聚变反应的关键部位。

   【同期】国家“九五”大科学工程EAST建设项目总负责人 万元熙

   太阳上面为什么永远发出这样的光，永远能量不会减/在高压高温下面，太阳从里面到表面都在发生聚变反应，正是因为这些聚变反应释放出大量能量，使太阳上亿年源源不断发出光和热。

   但是太阳上的聚变反应是不可控的，就像我们在地球上看到的氢弹爆炸，巨大的能量在一瞬间释放出来，只能起到毁灭性的破坏作用。为了让这种能量为我所用，需要将能量释放过程变成一个稳定、持续并且可控制的过程。EAST正是起着这一转化作用，通过磁力线的作用，氢的同位素等离子体被约束在这个“游泳圈”中运行，发生高密度的碰撞，也就是聚变反应。从1升海水中提取的氢的同位素，实现完全的聚变反应，放出来的能量等同于燃烧300公升的汽油所获得的能量。

   【同期】国家“九五”大科学工程EAST建设项目总负责人 万元熙

   我们自己制造一个装置实现受控热核（聚变）反应，我们可以得到一个无穷尽的清洁能源/就相当于我们自己人类为自己制造一个或数个小太阳，源源不断从核聚变中得到能量。

   EAST工程是国家“九五”重大科学工程，工程总投资近3亿元，在进行一段调试和修改补充工作后，预计今年7、8月份正式运行，进行放电试验。

吹走眼中的沙

人造太阳解决能源危机太阳，高悬九天之上，温暖而灿烂。其永恒放射的万丈光芒自古便为我们祖先崇拜的图腾，大脑中挥之不去的谜团。斗转星移，沧海桑田，直到19世纪末，放射性研究的开启才真正将人类引领到太阳迷宫的门外，而核聚变的发现终于使人类喊出了那一声响亮的“芝麻开门”。最初，剑桥卡文迪许实验室的英国化学家和物理学家阿斯顿，在用自己创制的摄谱仪从事同位素研究时发现，氦－4质量比组成氦的4个氢原子质量之和大约小1％左右。1929年，英国的阿特金森和奥地利的奥特斯曼联合撰文，证明氢原子聚变为氦的可能性，并认为太阳那千秋喷薄的光与热皆源自这种轻核聚变反应。随后的研究证实，太阳发出的能量来自组成太阳的无数的氢原子核。在太阳中心的超高温和超高压下，这些氢原子核相互作用，发生核聚变，结合成较重的氦原子核，同时释放出巨大的光和热。于是，科学家设想，如果实现人工控制下氢元素的核聚变反应即受控热核反应，那么在地球上同样可以创造出一个个具有不竭能量的人造太阳。在地球上造太阳并非科学狂人的疯狂之举，而是人类自身生存的必需。200年之内，石油、煤、天然气资源均面临枯竭的危险。20世纪后半叶，核能利用出现热潮，各种类型的核电站在世界范围内得到了异常迅速的发展。但目前所有核电站的原理，都是利用铀等大原子量的重元素原子核的裂变，来释放巨大能量的。且不说这种类型的裂变电站引发的核污染噩梦与之创造的能量同样触目惊心，单就其主要原料铀而言，地球的储量也仅够维持数百年之用。因此，人类不得不再次将索求的目光投向太阳，并将最终解决能源需求的希望寄托于受控核聚变的实现和推广，试图建设利用氢的同位素氘和氚的原子核实现核聚变的热核反应堆。热核聚变所用的重要核燃料是氘。一座100万千瓦的核聚变电站，每年耗氘量只需304千克。据测，每1升海水中含30毫克氘，30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油，就是说，“1升海水约等于300升汽油”。地球上海水中有45万亿吨氘，足够人类使用60亿年。更为可贵的是核聚变反应中几乎不存在放射性污染，无需担忧失控，不会发生爆炸，是一种真正无限、清洁、成本低廉和安全可靠的新能源。其实，人类早已实现了氘氚核聚变—————氢弹爆炸，但那种不可控制的瞬间能量释放只会给人类带来灾难，而驯服核能，使核聚变在人为控制下为人类服务却是件异常艰难的事。时至今日，人们越来越清醒地认识到，受控核聚变实现之日方是我们真正摆脱能源危机之时。

　　人造温度要几亿摄氏度早在1938年，人们就发现了核聚变。然而，距1942年第一座核裂变反应堆建成已半个多世纪了，受控聚变还是迟迟没有实现有益的能量输出。如此举步维艰的根本原因，是轻元素原子核的聚合远比重元素原子核的分裂困难得多。都带正电的原子核间既彼此吸引又互相排斥，当两个原子核之间相距只有约万亿分之三毫米时，它们之间的吸引力才会大于静电斥力，两个原子核也才可能聚合到一起同时释放出巨大的能量。而满足这样的条件需要的是几千万甚至几亿摄氏度的高温。人类要和平利用核聚变，必须是可以控制的聚变过程。比较切实可行的控制办法是通过控制核聚变燃料的加入速度及每一次的加入量，使核聚变反应按一定的规模连续或有节奏地进行。因此，核聚变装置中的气体密度要很低，只能相当于常温常压下气体密度的几万分之一，而且对能量的约束也要有足够长的时间。也就是说，我们无法简单模拟太阳中心那样高的等离子体密度和上亿的温度，只有追求比太阳中心更高的温度来解决碰撞几率问题。创造这样苛刻的环境在技术上的难度就可想而知。还有，超高温的等离子体，有强烈地向外扩张的特性，必须有极强的磁场来约束住它们，绝对不让它们与四周容器壁接触，试想，怎样的材料才能装进“太阳”而不自身化为乌有？20世纪下半叶，聚变能的研究取得了重大的进展，而托卡马克类型的磁约束研究更是一路领先，并成为世界上第一座热核反应堆的设计基础。

　　研制能装“太阳”的容器这个能将几千万、几亿摄氏度高温的聚变物质—————人造太阳，置入其中的托卡马克究竟身为何物？托卡马克（TOKAMAK）在俄语中是“环形”、“真空”、“磁”、“线圈”几个词的组合，即环流磁真空室的缩写。曾因成功解释切伦科夫辐射现象获1958年诺贝尔物理学奖的苏联著名物理学家塔姆，早在20世纪50年代初，就提出了用环形强磁场约束高温等离子体的设想。他认为，把强电流产生的极向磁场与环形磁场相结合，可望实现高温等离子体的磁约束。受这一思想的启发，前苏联物理学家阿奇莫维奇开始了这一装置的研究。最初，他们在环形陶瓷真空室外套多匝线圈，利用电容器放电使真空室形成环形磁场。与此同时，用变压器放电，使等离子体电流产生极向磁场。后来又利用不锈钢真空室代替陶瓷真空室，还改进了线圈的工艺，增加了匝数，改进了磁场位形，最后成功地建成了一个高温等离子体磁约束装置。阿奇莫维奇将这一形如面包圈的环形容器命名为托卡马克。具有奇特旋转磁场位形的托卡马克的出现，使受控核聚变研究取得了重大的进展。自20世纪70年代起，世界范围内掀起了托卡马克的研究热潮。美、欧、日、苏建造了四个大型托卡马克，中国科学院物理所继第一台小型托卡马克CT－6于1975年投入运行后，1984年6月，又建成了中国环流1号（HL－1）。2002年12月，中国环流器2号A，在成都核工业西南物理研究院建成并投入运行。目前，全世界有30多个国家及地区开展了核聚变研究，运行的托卡马克装置至少有几十个。毋庸讳言，ITER计划还处于筹备与起步阶段，遥望太阳腾空之处依旧是层叠群山。但是，迎接挑战是人类进步的重要原动力。我们有理由相信，不远的将来，世界各国的聚变精英定会不负使命，在托卡马克之中变出个太阳给你看。（来源：江南时报）