巴黎氣候變化大會(huì)帷幕落下，抵抗氣候變化的協(xié)議順利達(dá)成，近200個(gè)締約方領(lǐng)著各自的任務(wù)回了國(guó)。除了通過(guò)政治倡議由上而下地促使全球邁向低溫室氣體排放時(shí)代，最根本的問(wèn)題仍在于發(fā)揮科技力量找到人類可以持續(xù)利用的真正的綠色能源，核聚變能便是聚焦了科學(xué)界最多關(guān)注的新能源之一。

　　很多人知道的是，核裂變和核聚變都能產(chǎn)生巨大能量，太陽(yáng)產(chǎn)生的能量便是聚變的產(chǎn)物，而原子彈和核裂變發(fā)電廠就是運(yùn)用了核裂變的原理。但相比之下，核聚變所產(chǎn)生的能量更大，而且，由于使用的燃料不具有放射性，所以也不會(huì)產(chǎn)生帶放射性的核廢料。

　　以科學(xué)研究的累累碩果享譽(yù)世界的德國(guó)馬克斯普朗克研究所（Max Planck Institute）在最近的一次核聚變?cè)囼?yàn)中，通過(guò)其等離子物理分所里一臺(tái)Wandelstein X-7“仿星器”裝置，利用1.8兆瓦激光脈沖對(duì)1毫克氦氣加熱，成功地將氦等離子體在十分之一秒的時(shí)間內(nèi)迅速升溫至100萬(wàn)攝氏度，這意味著，人類朝著核聚變能的應(yīng)用又邁進(jìn)了重要一步。

神秘核聚變能離我們還多遠(yuǎn)？1

　　Wandelstein X-7“仿星器”

　　1億攝氏度和1000秒

　　電離是電子離開(kāi)原子核的過(guò)程，電離后的物質(zhì)就由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成，在形態(tài)上，等離子體異于固體、液體和氣體，是狀似“漿糊”的第四態(tài)物質(zhì)，因此等離子體也被稱為電漿。

　　1950年發(fā)明的仿星器(Stellarator)的原理就是模仿恒星，利用巨大的電磁室來(lái)進(jìn)行受控核聚變反應(yīng)研究。實(shí)驗(yàn)室的未來(lái)目標(biāo)是把被約束起來(lái)的氫同位素氘加熱到1億攝氏度的高溫，創(chuàng)造類似在太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生核聚變的必要條件，繼而持續(xù)產(chǎn)生能量。

　　有資料舉例，如果令一升海水中提取出來(lái)的氘作為燃料發(fā)生完全核聚變，那么將釋放相當(dāng)于300升氣候燃燒時(shí)所釋放的能量。

　　中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長(zhǎng)李建剛曾向媒體表示，假如每年要燒100萬(wàn)噸煤用于發(fā)電，那么如果用核裂變代替煤電能源一年需要5噸鈾，但用核聚變一年只要100公斤的重水。

　　可見(jiàn)，核聚變能具備為人類源源不斷提供高效能源的潛力。但是，由于核聚變受控難度巨大，人類離用上核聚變能產(chǎn)生的電力還有很長(zhǎng)一段距離。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，要穩(wěn)定地利用核聚變必須首先滿足兩個(gè)條件。一是把氚或氘的等離子體瞬間加熱到1億攝氏度，二是至少持續(xù)1000秒以達(dá)到持續(xù)反應(yīng)。可見(jiàn)，受控核聚變的一個(gè)核心課題是等離子體的約束技術(shù)。

　　過(guò)去半個(gè)多世紀(jì)里，科學(xué)家從未停止過(guò)對(duì)利用核聚變能的探索。但是，得到核聚變能所需要的溫度之高和離子受控的難度之高共同決定了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的漫漫長(zhǎng)路。

　　德國(guó)9年前便開(kāi)始在東北部城市格賴夫斯瓦爾德建造Wandelstein X-7，去年5月組裝完成進(jìn)入運(yùn)行準(zhǔn)備階段，目前已經(jīng)在該研究上花費(fèi)了10億歐元，德國(guó)聯(lián)邦政府承擔(dān)了其中70%的費(fèi)用。

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“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆”（ITER）計(jì)劃

　　ITER計(jì)劃

　　事實(shí)上，歐洲另外一個(gè)主要的聚變項(xiàng)目是1985年在法國(guó)南部卡達(dá)拉舍啟動(dòng)的“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆”（ITER）計(jì)劃。該計(jì)劃將持續(xù)35年，目前已投入超過(guò)200億歐元。我國(guó)也于2006年參加了ITER計(jì)劃，和歐盟，美國(guó)，韓國(guó)，俄羅斯，日本及印度公共開(kāi)發(fā)該項(xiàng)目。

　　在ITER計(jì)劃中，中國(guó)主要承擔(dān)裝置的導(dǎo)體生產(chǎn)。日本三菱重工則在神戶造船廠的二見(jiàn)工廠里為ITER生產(chǎn)體積龐大的核心部件“環(huán)向場(chǎng)線圈”。

　　中科院等離子體物理研究所的網(wǎng)站顯示，12月1日，中國(guó)順利交付了ITER校正場(chǎng)線圈（CC）最后一根導(dǎo)體，這標(biāo)志著中方完成了ITER第三個(gè)采購(gòu)包CC導(dǎo)體的所有工作。

　　ITER的核心裝置是一個(gè)能夠產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)的超導(dǎo)托克馬克（Tokamak），該裝置由蘇聯(lián)人于上世紀(jì)50年代發(fā)明，是一種利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器，內(nèi)部在通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋磁場(chǎng)，將等離子體加熱到極高溫度完成核聚變。

　　和托克馬克相比，德國(guó)Wandelstein X-7裝置的最大特點(diǎn)是可以連續(xù)約束超高溫等離子體長(zhǎng)達(dá)30分鐘，而托克馬克的約束時(shí)間僅為6分30秒。

中國(guó)全超導(dǎo)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置EAST1
中國(guó)全超導(dǎo)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置EAST

　　中美積極參與

　　除了歐洲之外，美國(guó)也是核聚變能開(kāi)發(fā)的重要參與者。

　　美國(guó)的核聚變研究主力，一個(gè)是該國(guó)能源部耗資40億美元在加州利弗莫爾建造的國(guó)家點(diǎn)火裝置，也是世界最大的激光核聚變裝置。但爭(zhēng)議是，利用該技術(shù)研制的氫彈，用激光點(diǎn)火爆炸后不會(huì)產(chǎn)生放射性裂變物，屬于不會(huì)產(chǎn)生核輻射的“干凈的”“常規(guī)武器”，并且不受《全面禁止核試驗(yàn)條約》的限制。

　　另一個(gè)是五角大樓的重要供應(yīng)商洛克希德馬丁公司旗下專門執(zhí)行秘密研究計(jì)劃的臭鼬工廠（Skunk Works）。去年10月，臭鼬工廠宣布對(duì)其核聚變能源反應(yīng)裝置的體積進(jìn)行了緊湊型設(shè)計(jì)。甚至稱能在10年內(nèi)生產(chǎn)出直接裝在卡車后面的小型反應(yīng)堆。

　　中國(guó)同樣在核聚變技術(shù)上不斷取得突破。據(jù)新華網(wǎng)11月3日?qǐng)?bào)道，我國(guó)自行設(shè)計(jì)、自主研發(fā)的首臺(tái)大型反場(chǎng)箍縮磁約束聚變實(shí)驗(yàn)裝置（KTX，中文簡(jiǎn)稱“科大一環(huán)”）在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)完成安裝調(diào)試并進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)行。KTX所利用的反場(chǎng)箍縮，有別于托卡馬克和仿星器，是另一類環(huán)形磁約束聚變裝置。

　　再把時(shí)間往前推，可以看到中國(guó)在開(kāi)發(fā)核聚變能上幾乎從未停止過(guò)腳步。1990年，俄羅斯國(guó)家研究中心庫(kù)爾恰托夫研究所把一臺(tái)T-7托卡馬克裝置贈(zèng)送給中國(guó)，中國(guó)的科學(xué)家經(jīng)過(guò)4年的改造，建成了當(dāng)時(shí)世界第四個(gè)超導(dǎo)托卡馬克HT-7，后又在此基礎(chǔ)上建造了世界上第一個(gè)全超導(dǎo)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置HT-7U，2003年更名為EAST(Experimental and Advanced Superconducting Tokamak)。