中国造“人造太阳”本世纪将成功诞生

　　年刚过，油价又涨了。不断攀升的油价、电价让人们觉得能源危机似乎越来越近了。风能、水能和太阳能等理所当然地成为最早被开发利用的能源。但这些新能源在巨大的社会需求面前,如同杯水车薪,远不能满足需要。

　　现在有一种技术可能将彻底地解决能源危机，一种无限量、安全、清洁的能源正在被研制，这就是人造太阳。听到这样的消息人们难免心生疑问，不会是开玩笑吧，太阳可以人造?

　　这不是天方夜谭，更不是神话里的故事。

　　能量之源

　　在中西方的神话里，都有盗取天火、造福人类的传说。太阳，这个高悬九天之上源源不断喷薄光热的星球是为人类带来美好光明生活的象征。随着科学的进步,人们知道神秘的“太阳神”不过是一颗普通的恒星。但是太阳之火是怎么燃烧的?

　　太阳产生的能量主要靠辐射的形式传递给地球。太阳核心的温度极高，达到1500万摄氏度，3000多亿个标准大气压。太阳中心区的物质密度非常高，每立方厘米可达160克。在太阳自身强大重力吸引下，太阳中心区处于高密度、高温和高压状态，使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生，氢原子核聚变成氦原子核，并放出大量能量。几十亿年来，太阳犹如一个巨大的核聚变反应装置，无休止地向外辐射着能量。

　　核聚变能是两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时释放的能量，产生聚变的主要燃料之一是氢的同位素氘。氘广泛的分布在水中，每一升水中约含有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。

　　1952年11月1日,太平洋小岛比基尼的上空出现一个耀眼的“小太阳”,那是美国成功炸响了世界上第一枚氢弹。氢弹很小,但它释放的能量却相当于几十颗原子弹,产生了地球上从未有过的超高温,变成超级恐怖的大规模杀伤性武器。但是氢弹也带给人希望,因为这就是成功进行的“热核反应”，只是不可控制的瞬间爆炸。从那个时候开始，科学家设想，如果实现人工控制下氢元素的核聚变反应，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，然后源源不断取出它的核聚变能。

　　20世纪50年代，苏联和美国最先开始开展秘密的可控核聚变研究，但是随着研究的深入，在技术和理论层面都遭遇到不同的困难。种种困难让各国意识到，独立研究突破存在难题，开展国际合作是必由之路。

　　ITER计划

　　“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”。ITER的投资和建设规模之庞大，交叉学科种类之多，实验设备之复杂，都决定了它必须由多国合力完成。

　　1985年，作为结束冷战的标志性行动之一，前苏联领导人戈尔巴乔夫和美国总统里根在日内瓦峰会上倡议，由美、苏、欧、日共同启动“国际热核聚变实验堆(ITER)”计划。ITER计划的目标是要建造一个可自持燃烧的托可马克核聚变实验堆，以便对未来聚变示范堆及商用聚变堆的物理和工程问题做深入探索。 2003年1月，国务院批准我国参加ITER计划谈判。2006年5月，经国务院批准，中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。截至目前，ITER计划总共展开7个方面的研究，已经有33个国家参与这个计划。

　　多国参与也带来了一些麻烦。ITER定址东道国将在未来10年投资期内取得这场技术开发的主导权，在高科技研发和国内相关产业的提升方面具有带动作用，无疑具有十分重要的战略影响。在巨大投入可能带来的经济利益和政治角力之下，各国选址之争一度让ITER停滞。

　　2008年，法国马赛附近的卡达拉舍镇终于击败了日本青森县的六所，在长达18年之久的ITER选址战中胜出。ITER这个继国际空间站、伽利略全球卫星导航定位系统等之后的又一超大型国际科技合作项目最终落地。ITER项目预期要持续30年，前10年作为工程建设期，后20年作为试验运行期。

　　人造太阳在中国

　　我国核聚变能研究开始于上世纪60年代初，经过多年持续稳步发展，已经建成发展中国家最大的现代化专业研究所。

　　我国对于核聚变的研发一直以实现受控热核聚变能为主要目标。从上世纪70年代开始，集中选择了托克马克为主要研究途径，先后建成并运行了小型CT-6、 KT-5、HT-6B(ASIPP)、HL-1(SWIP)、HT-6M(ASIPP)及中型HL-1M(SWIP)。自1991年，我国开展了超导托克马克发展计划(ASIPP)，探索解决托克马克稳态运行问题。1994年建成并运行了世界上同类装置中第二大的HT-7装置。

　　由中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST(原名HT-7U)核聚变实验装置，2006年成功完成首次工程调试，2007年3月通过国家验收。

　　2012年4月19日，我国新一代“人造太阳”实验装置中性束注入系统完成了氢离子束功率3兆瓦、脉冲宽度500毫秒的高能量离子束引出实验。这标志着我国自行研制的具有国际先进水平的中性束注入系统基本克服所有重大技术难关。

　　2013年1月5日，中国科学院合肥等离子体物理研究所承担的大科学工程“人造太阳”实验装置又获重大实验成果，其辅助加热工程的中性束注入系统在综合测试平台上成功实现100秒长脉冲氢中性束引出，初步验证了系统的长脉冲运行能力。这标志着中国在中性束注入加热研究领域又迈出了坚实的一步。

　　尽管就规模和水平来说，我国核聚变能的研究和美、欧等发达国家还有不小的差距，但是有自已的特点，也在技术和人才方面为参加ITER计划做了一定准备。这使得我们有能力完成约定的ITER部件制造任务，为ITER计划作出相应的贡献，并可能在合作过程中全面掌握聚变实验堆的技术。

　　现在距当年的氢弹爆炸60多年了，尽管世界上许多国家建起了核电站，但是依然没有一座核聚变的电站建成，全世界都在为建立一个能够控制核聚变的装置而努力。在30多个国家建造的大大小小上百个实验装置上，每一次放电时间的延长，人们都为之兴奋;每一次温度的提高，人们都为之欢呼。因为这看似小小的进步，意味着离聚变能的应用更近了一步。

　　科技部部长万钢曾表示，核聚变实验堆能够完成实验供人类生活大概得20年到30年以后才能见到最初的成效。

　　再长的路也会有尽头。中国核工业西南物理研究所聚变科学所所长刘永就曾经说，在本世纪，中国造的“人造太阳”肯定能成功诞生。