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一个集结了包括中国在内的30多个国家的顶尖科学家、目前世界上最大的科学合作工程——国际热核聚变实验堆计划（简称“ITER”）正在进行.这个工程还有一个名字：“人造太阳”.它将如何解决人类能源的终极问题?记者探访“人造太阳”背后的力量.
能量之大,攻关1亿℃高温
万物生长靠太阳.怎样才能实现“人造太阳”?科学家想了一个办法,就是把一团上亿℃的等离子体火球,用磁场把它悬浮起来,跟周边的任何容器材料不接触.这时,就可以对它加热、控制,进而实现“受控的核聚变”,实现“人造太阳”.
等离子体天性“放荡不羁”,更喜欢漂泊不定.如何让其乖乖“受控”?在成都的核工业西南物理研究院,有一个专门装置盛放这团火球,它就是中国环流器二号A托卡马克装置.装置内部,由无数根铜导体线圈产生一个封闭的磁场,用来约束分散等离子体的行为.
如果把试验装置看成一个微波炉,核工业西南物理研究院研究员、高级工程师黄梅的工作就是不断给这个装置加温.这种方式叫“电子回旋波加热”,“就是通过微波注入等离子体,给微波炉添把火,让内部温度不断升高,从而让食物更快熟透.”目前,托卡马克装置的温度已升至5500万℃,是迄今为止国内装置达到的最高温度.“要实现受控核聚变反应,必须达到上亿℃以上高温,以及足够高的密度等.”
ITER实验堆建在法国,中国将承担约9%的研发制造任务——由核工业西南物理研究院、中科院等离子体物理研究所等单位的科学家具体承担.
40万亿吨氘,将解决人类能源问题
作为等离子体诊断的“专职医生”,钟武律说,离子体的变化达到微秒或者毫秒级别,必须在实验间隔的8分钟内,做出判断并且调整相关参数的设置.
如此繁复、浩瀚,为什么要启动“人造太阳”计划?在业内人士看来,核能包含两种方式：核裂变和核聚变.人造太阳项目,也就是“受控热核聚变能源”,由于其固有的安全性、无污染的优越性、燃料资源丰富等特点,被认为是人类最理想的洁净能源.核工业西南物理研究院聚变科学所副所长许敏解释说,最容易实现的核聚变能源来自氢的同位素,氘和氚的剧烈反应.一公升海水里提取出的氘,完全聚变反应可释放相当于燃烧300升汽油的能量.科学家初步估计,地球上的海水中蕴藏约40万亿吨氘.核聚变一直被视为解决未来能源问题的希望.
找材料,将美国垄断技术造价降低90%
2016年12月,由“人造太阳”核心部件中方项目总工程师王平怀团队自主研发制造的国际热核聚变核心部件“第一壁”,在国际上率先通过权威机构认证.讓中国落后于美国20年的技术实现了“领跑”.
什么是“第一壁”?实验装置中的聚变物质时刻释放着高强度的热辐射.如果材料性能不佳,要么被高温瞬间融化,要么会让反应堆熄灭.王平怀说,要构建起“人造太阳”的核心,需要特殊的金属材料筑起一道“防火墙”.中国科学家承担研制的这种材料,被称为反应堆的“第一壁”.这种高纯度金属一公斤对外销售超过上百万元人民币,美国处于技术垄断地位.王平怀团队进行长达十年的研制,如今自主研制的材料问世后,将美国垄断价格降低了90%.
此外,王平怀说,及时传走热量需要特殊结构,仅是攻克的两种材料连接工艺,项目组就提交了多达十几项国家专利申请.
希望之源,望2050年点亮灯泡
如何真正实现受控的核聚变,以至于未来的并网发电,还有漫长的路要走.
研究过程耗资高昂,核聚变试验可能还要几代人的心血.等到核聚变电站能够并网发电后,核聚变能源的生产成本相对低廉,普通老百姓都能消费得起.目前,业内人士普遍认为这个时间节点是2050年.
（司婷婷荐自《华西都市报》）
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参考文献：
1、 人造太阳关键调控技术突破 近日，记者从中科院合肥物质科学研究院获悉，该院的等离子体物理研究所EAST（全超導托卡马克实验装置）团队孙有文研究员课题组，在EAST上利用三维。
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