ITER加熱系統原理圖：一個中性束注入器和兩種高頻電磁波將等離子體加熱到1.5億攝氏度

　　日前，熱核聚變實驗堆（ITER）組織理事會于實驗堆所在地——法國的卡達拉舍舉行特別會議，7個參與國家和組織（中國、韓國、歐盟、印度、日本、俄羅斯和美國）就合作建造 ITER計劃總預算的修訂、整個計劃實施的時間進程兩項主要內容再次進行協商，終于達成一致：立即按預定計劃開始實驗堆的建造進程，這標志著人類對受控核聚變的探索步入了關鍵的發展階段——

　　核聚變一旦被駕馭

　　人類將獲理想清潔能源

　　50多年前，人類已經在地球上實現了發生在太陽內部的氘（ｄāｏ）氚（ｃｈｕāｎ）核聚變過程，這就是氫彈爆炸。

　　氫彈的成功引爆，讓人類真正體會到兩個質量zui輕的原子核聚合竟會瞬間釋放出如此驚人的巨大能量！如果能夠按照人們的需要有效地控制這個反應過程，讓能量長期地、持續地釋放，就可以將這個反應產生的巨大能量拿來為人類發電，實現核聚變能的和平利用。

　　大家比較熟識的核電，是從上世紀50年代發展起來的和平利用核裂變能技術。與傳統的化石燃料經過燃燒排放大量溫室氣體、污染大氣的缺陷相比，核能的利用就清潔多了。可惜核裂變能的利用會產生難于處理的核廢料，處理成本相當高，加上安全運行問題時有發生，它依然會給人類的生存環境造成威脅。加上*的核燃料資源（鈾礦）也只夠我們用70年，核能的利用依然無法很好地解決“清潔”和“恒久”兩大問題。

　　受控核聚變一旦能夠成功，不但產生的能量巨大，還可以為人類帶來理想而恒久的清潔能源。

　　首先，核聚變所消耗的“燃料”（氘和氚）來自世界上普遍存在的海水，燃料資源極為豐富。一個水分子有兩個氫原子，它的同位素氘（亦稱“重氫”）與氧原子結合所生成的水稱為“重水”，在海水中所占比例雖然小，但是人們只需用蒸餾法就可從海水中取得重水，然后再電解重水就可獲得氘。而氚也可以從海水中含量豐富的鋰元素中制造出來。因為鋰原子在重水反應堆中被中子轟擊之后就會分裂成氚和氦。科學家將用鋰制的靶件放入重水反應堆內，在中子的照射下得到氚。

　　尤其重要的是，這個核聚變反應生成的廢物是氦，它并不給環境帶來污染，這意味著，這種核聚變過程一旦被駕馭，人類將獲得一個理想的清潔能源。

　　從核物理理論和愛因斯坦的質量能量轉換公式可知，聚變能比裂變能還要大幾倍。經測算，l升海水所含的氘產生的聚變能等同于300升汽油所釋放的能量；1公斤氘全部聚變釋放的能量大致相當于11000噸煤炭所釋放的能量；海水中氘的儲量足夠人類使用幾十億年。這是目前為止沒有任何新能源能與之比擬的。

　　難怪，人們把這種受控核聚變形象地稱之為“人造太陽”計劃。

　　ITER實驗堆

　　是內部溫度*的“磁籠子”

　　計劃中的ITER實驗堆是一個全超導托卡馬克裝置，高24米，直徑30米，建成之后總重量將達23000噸，比三座法國巴黎的埃菲爾鐵塔（7300噸）還要重。

　　燃料（氘和氚的混合物）有了，還得把它們關在“籠子”里讓人們控制它。科學家們首先把這些燃料變成離子（這是物質除了以固態、液態和氣態存在之外的第四種存在形式）狀態，才能用電與磁的方法束縛、控制它們。

　　ITER實驗堆計劃中設計的籠子是一個足夠大的“磁籠”，它實際上是由18節巨型的D型環向磁場線圈所組成，每一節就重360噸，相當于一架滿載的波音747-300客機的總重量。當強大的電流通過這些大線圈時，環形線圈內就產生強大的環形磁場，磁場內等離子體的帶電粒子就被它的磁力線約束住了。可以想象，高達1.5億攝氏度（相當于太陽內核溫度的10倍）的*溫等離子體內，粒子運動非常激烈，所以必須形成足夠強大的磁場來約束它們。這實在是太難了！幸而超導技術的突飛猛進幫了大忙。

　　產生熱核聚變的另一個重要條件就是要制造溫度達1.5億攝氏度的高溫等離子區，在這種環境下，帶正電的氘核和氚核才得以克服靜電斥力互相碰撞。ITER使用的產生高溫方法很像微波爐對食物加熱。參加合作的我國科學家正在努力研究更高性能的“高功率射頻加熱裝置”來實現它。

　　還得考慮的是：這么高溫度的等離子體，用什么材料作容器（反應器）都承*。科學家非常聰明，通過環形螺線管磁場約束能將高溫等離子體約束在反應器中間而不接觸反應器的“墻壁”。但這樣超高的溫度還是會通過熱對流、熱輻射將熱量傳到反應器內壁。后來，科學家動用了耐高溫的石墨材料來制造這個反應器，還在它的內壁襯上含鋰的材料。

　　預算加至160億歐元

　　20年達到實驗目標？

　　從提出磁約束開始，有人就曾預言50年內實現受控核聚變。至今，半個多世紀過去了，科學家們還在不斷地克服類似的種種技術障礙和挑戰，距離zui初的目標依然相當遙遠。難就難在，用什么方法將等離子體升溫至1.5億攝氏度，還要在這種溫度下長時間、穩定地維持等離子態的密度以確保熱核聚變持續進行。科學家們已經估計到，氘和氚離子不管如何被約束，還是會有些更高能量的離子逃逸出去。如果不能維持足夠、穩定的等離子體，聚變反應就無法維持下去。ITER面臨類似的考驗還很多。

　　然而，人類的技術總是不斷進步的，我們相信，在未來的幾十年里，更多更新的技術又將會出現，人類將會利用這些更新的技術手段，更具體地認識受控核聚變的物理過程，并用自己的智慧和能力證明，人類獲得*清潔能源的前景是光明的。

　　在日前召開的ITER理事會上，在各方承諾把預算追加到160億歐元后，ITER計劃修訂后確認的時間表如下：從2007年年底開始至2019年為實驗堆建設階段。實驗堆建設的里程標志是：*等離子體于2019年11月前誕生；下一階段為熱核聚變操作實驗階段，即要求在2027年3月前開始實驗堆內的氘氚反應，直到獲得50萬千瓦輸出功率為止。

　　鏈接

　　實現難度極大

　　引發各方合作

　　繼1983年美國時任總統*提出以美蘇為首合作建設空間站的設想之后兩年，美國和前蘇聯在日內瓦峰會上又向社會提出了一個宏大的合作計劃——以美蘇為首，邀請多國參與，投資建造熱核聚變實驗堆（ITER），目的是合作進一步深入研究受控熱核聚變能的物理機理，盡快搞出一個可供商業化運作參考的實驗系統。1986年，ITER開始設計和籌建，美、歐、日三方表示愿意接受前蘇聯科學家提出的“托卡馬克”方案和有關合作計劃的建議。

　　1988年熱核聚變實驗堆計劃正式啟動。1992年，上述四方簽署了熱核計劃工程設計協議，1998年基本完成前期工作。雖然蘇聯的解體和隨后美國1999年一度宣布退出使這一合作計劃受到很大影響，但到2001年，新的工程設計修改方案還是圓滿完成了。2003年初，中國受邀宣布加入該計劃的談判，再加上有韓國和此后印度的加入，到2006年5月，代表著*人口一半以上的7國合作方達成一致，決定在法國的卡達拉舍建造熱核聚變實驗堆。