人造太阳遇到的难题

　　6月16日至17日，国际热核聚变实验堆(ITER)组织第六届理事会在中国苏州举行。会上，经费缺口、下一年度计划等关键议题均无果而终。正如屡拖未决的国际气候变化谈判，此次会议最大的“成果”，或许就是确定下一次会议何时举行。

　　ITER最初设定从2016年开始运行的计划，现在看来岌岌可危。而这个庞大的国际项目，在技术上也遇到了越来越多的拷问。人类要想获得取之不尽、用之不竭的聚变能，可能还需50年甚至100年以上的时间。

　　有人因此对这一项目的前景感到悲观。但支持者们认为，核聚变仍然是一种应对能源危机的好办法。

　　“笼中太阳”

　　模拟太阳内部的核聚变，是科学家们的梦想。核聚变是大自然最普遍的能量来源。从太阳到最遥远的恒星，氢原子核聚合为氦原子核的核聚变反应，提供了照亮整个宇宙的能量。

　　所谓核聚变，是由较轻的原子核聚合为较重的原子核，同时释放能量。核弹和核电站采用的则是核裂变反应，即较重原子核分裂为较轻原子核。与核裂变相比，核聚变需要的氢原子在宇宙中最为丰富，不用发愁原料来源，其核辐射小得多，也不会产生核废料。

　　人为控制核聚变的难度远远大于核裂变。这需要将氢的同位素氘和氚加热到极高温度，形成等离子体，然后限制在一个较小的空间内足够长的时间。聚变反应可以通过两种方式实现，一种是惯性约束，即用激光冲击燃料，让燃料急剧压缩，燃料在膨胀爆炸之前发生聚变反应；另一种是磁约束，即用形似中空面包圈的磁场组成“磁笼”，约束等离子体。前一种方法正是氢弹的原理，后一种方法则被称为托克马克。

　　在惯性约束核聚变领域，中国科学院上海光学精密机械研究所(下称上海光机所)和中国工程物理研究院已取得一定进展。但中国科学院院士、上海光机所研究员林尊琪告诉本刊记者，与磁约束相比，惯性聚变更为困难，效率真正上去还需要一段时间。

　　作为结束“冷战”的标志行动之一，前苏联领导人戈尔巴乔夫和美国总统里根在1985年日内瓦峰会上倡议启动国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor，简称ITER)计划。次年，前苏联、美国、欧盟及日本开始筹建ITER。到2001年完成设计时，已耗资15亿美元。ITER的目标，是将50万千瓦的能量输出维持500秒。

　　美国一度退出计划，但后来重返谈判桌。中国、韩国和印度也先后加入。欧盟和日本为了ITER的选址问题曾经争得不可开交。2005年，法国卡达拉舍(Cadarache)战胜日本的六所村成为ITER建设地。作为交换条件，欧盟同意其中10%的所谓高技术部件从日本市场采购，日本人池田要(Kaname Ikeda)也成为ITER组织的总干事。

　　ITER计划大体分三个阶段进行，预计耗时35年，花费105亿欧元。第一阶段从2006年至2016年，为实验堆建设阶段，耗资约50亿欧元；第二阶段持续20年，是热核聚变操作实验阶段，预计耗资约50亿欧元；第三阶段历时5年，是实验堆拆卸阶段，耗资5亿欧元左右。

　　林尊琪说，采用磁约束路线的ITER装置开始运行后，会被中子污染，整个靶室都会被活化。因此，ITER退役后，将有五年的退活化时间。

　　这是全球最大范围的一次科学技术合作。欧盟承担45%的建设费用，中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国将各自承担9%的费用，同时平等分享所有相关资料及知识产权。

　　中国科技部ITER中心研究发展处杨长春对本刊记者说，实现聚变能的商业利用，大致需要经历六个阶段，包括概念研究、原理验证、性能拓展、实验开发、示范堆和商用堆阶段，以ITER计划为标志，说明磁约束方式的聚变能应用进入实验开发阶段，即第四个阶段。