追逐“能源圣杯”的步履永不停歇

        国际热核聚变实验反应堆计划(ITER)是人类和平利用核聚变能源之路最为可靠、可行的路线。自1985年倡议提出，历时38载。如今，ITER行至何处？未来，它又何去何从？人类“无尽清洁能源”梦想何时实现？

　　全球能源需求不断增长，地球化石燃料终将枯竭。未来，人类将依靠何种能源延续生命之火？

　　与传统能源相比，聚变能因原料丰富、清洁环保，对人类而言是近乎理想的能源。其中，可控核聚变更是具有固有安全性，可让人类彻底告别“谈核色变”的时代。为了让核聚变“可控”，人类已经“摸爬滚打”了逾半个世纪。

　　国际热核聚变实验反应堆计划(ITER)被认为是有望帮助人类摘得可控核聚变这一“能源圣杯”的主要路径。它由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方共同参与建造，是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程之一。

　　自1985年倡议提出，凝聚了三代物理学家梦想的ITER项目历时38载、耗资数十亿欧元尚未完成；与此同时，多个国家自主探索核聚变不断取得突破。如今，ITER行至何处？未来，它又何去何从？近日，记者走进位于法国南部的ITER项目建设现场，寻找答案。

　　科幻般的“人造太阳心脏”

　　在阳光普照的法国南部小镇圣保罗-莱迪朗斯，来自30多个国家的科学家和工程师正在为实现人类的“无尽清洁能源”梦想不懈努力。

　　将这些“筑梦者”召集起来的ITER项目旨在建造全球最大的可控核聚变实验堆。该装置又有“人造太阳”之称，它将模拟太阳内部的核聚变过程，探索聚变能发电的科学和工程技术可行性，有望为解决人类能源困境提供终极方案。

　　进入这片总面积42公顷的筑梦空间，长方形场地外围分布着各种接近完工的配套设施：为超导装置将交流供电转换为直流的配电设施、为主机超导磁体系统生产液氦的低温装置、制冷塔、废物管理设施以及控制室。

　　11月23日在国际热核聚变实验反应堆(ITER)建设现场拍摄的安装中的托卡马克装置(高静 摄)

　　场地中央，一座高60米、长120米、宽80米的钢筋混凝土建筑颇具压迫感。走进大门，穿过走廊，记者瞬间犹如闯入科幻电影的情景中：一间灯光如昼的组装大厅里，摆放着多个体型庞大、造型奇特的金属部件，墙壁上爬满了曲折的通风管道。ITER的心脏——托卡马克装置及其运行所需系统的预组装工作正在这里紧锣密鼓地展开。

　　穿过预组装大厅，登上俯瞰台，便可隔窗看到逐层安装中的托卡马克。这是一种利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器。它的中央是一个环形真空，外面围绕着线圈，外形酷似甜甜圈。如满足超高温、超低温、超大电流、超强磁场、超高真空等极端环境条件，托卡马克装置内部可产生巨大的螺旋形磁场，被加热到上亿度并受到磁场约束的氘和氚的等离子体融合在一起，可产生类似太阳核心的聚变能。

　　1985年，ITER倡议正式提出，此后历经近20年的工程设计和谈判。2007年，ITER整合了中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七个参与方的财务与技术资源，开启了装置建造。2020年，随着杜瓦底座吊装完成，ITER重大工程安装正式拉开序幕。

　　如果将ITER项目比作一场马拉松，该组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基认为现在“行程已经过半”。巴拉巴斯基对记者表示：“我们已经具备了启动机器所需的重要部件。现在必须保持专注，将所有东西组装在一起。”

　　犹如“人类第二次学习用火”

　　接下来，托卡马克主机中的超导磁体、馈线系统等重要核心设备将陆续安装。但与此同时，ITER项目的国际团队还需处理另一桩麻烦。

　　组装大厅里，一个高12米、重440吨的超大豌豆形金属设备正悬挂在高高的吊架上。据介绍，这是托卡马克环形真空室的模块之一，本已吊装进真空室装配坑，组装过程中发现其焊接坡口存在瑕疵，无法满足后续拼装的毫米级精度要求，只得拆下来维修。此外，真空室热冷屏的氦冷管道发现裂纹，如今也“躺在”大厅地板上等待检修。

　　由于上述技术挫折的出现，总干事巴拉巴斯基和同事正在编制新的成本和进度计划，并将于2024年中期提交ITER理事会审批。

　　大约一年前，当ITER在其官网上对外公布上述“噩耗”及其解决方案时，总干事巴拉巴斯基坦言“进度和成本受到的影响不会微不足道”，但他同时庆幸“这发生在可以补救的时候”。如今，巴拉巴斯基依旧向记者传递着这种乐观情绪。在他看来，对ITER这样一个堪比登月的探索型项目来说，“遇到技术挫折相当正常”。这“不是根本性问题，终会被克服”。

　　意义非凡，难度空前。ITER的托卡马克装置总重2.3万吨，相当于3个半埃菲尔铁塔，包含近百万个组件，涉及重大技术挑战，且没有成熟经验可资借鉴。这个全球最大、最复杂的“人造太阳”建成后，聚变实验功率将达50万千瓦，成为地球上首座能够与未来商用聚变堆规模相比拟的热核聚变实验堆。它有望率先实现净能量产出，即产出能量十倍于输入能量——这对于迈向聚变能发电工业化与商业化应用是一个十分重要但尚未实现的参数。

　　中国核电工程有限公司ITER项目部副总经理张后龙正在现场参与组装工作，他毫不怀疑这项宏伟事业的前景。他表示，这首先源于内心一个坚定不移的信念：探索可控核聚变的过程犹如人类第二次学习用火，若实现聚变能发电，人类共同面临的能源、环境、可持续发展等问题都将迎刃而解。

　　ITER组织副总干事、原科技部中国国际核聚变能源计划执行中心主任罗德隆断言，未来在探索聚变能商用化的可行性方面，除非出现颠覆性技术，否则“ITER仍是最可靠、可行的路线”。

　　多国克服干扰握手言“核”

　　ITER从诞生之日起就携带国际合作的基因。1985年，尚处冷战对峙时期的美苏两国领导人在日内瓦峰会上握手言“核”，共同倡议启动ITER项目，为开发取之不尽的聚变能、造福全人类而努力。由于国际争端常起因于对能源控制权的争夺，ITER项目也可视为实现人类和平发展的项目。

　　巴拉巴斯基表示，“ITER克服了当前地缘政治因素的干扰，仍是一个和平、和谐的科学合作项目”。他说：“来自不同文化背景的人们互相尊重、共同工作、和谐共处。从这个意义上说，ITER已经超越科学范畴，体现了和平、和谐的国际合作精神。”

　　此外，建立于ITER项目初期的实物采购系统也是该项目独特的一面。ITER项目的各参与方不仅要向ITER组织提供现金贡献，还需向其提供实物贡献。按照联合实施协定，ITER所需的近100万个部件由七个参与方在30多个国家分头研制，并按规定时间提交ITER总部组装调试，可谓是一场人类集体总动员的大型积木游戏。

　　中国角色从“跟跑”到“领跑”

　　2006年正式成为ITER项目参与方之后，中国累计承担了ITER装置近10%的采购包研制任务，涉及磁体支撑系统、气体注入系统、可耐受极高温的反应堆堆芯“第一壁”等关键部件。到了组装阶段，中国又通过中法联合体，深度参与实验堆核心装置托卡马克的安装。十余年来，中国持续为ITER贡献“中国智慧”和“中国力量”。

　　罗德隆回忆说，中国刚加入ITER时“以学为主”，如今已从“跟跑”实现与他国“并跑”，甚至在部分领域“领跑”。他说，通过全面参与ITER建设，中国用10%的贡献撬动了该计划100%的知识产权，除消化、吸收、掌握ITER的设计技术和加工制造技术之外，也为中国培养并储备了一批聚变工程建设人才，为日后我国相关领域自主建设添砖加瓦。

　　巴拉巴斯基评价说，中国是一个“值得信赖的合作伙伴”。他说：“我目睹了中国在可控核聚变领域取得的长足进步，这些进步使中国能够为ITER作出更大贡献。”

转自：新华网。