上一版
放大
缩小
全文复制
“我有一个美丽的愿望，长大以后能播种太阳。”正如儿歌中所唱，长久以来，人类一直希望通过可控核聚变反应，来创造出“人造太阳”，从而获得源源不绝的能源，大幅改善人们的生活。
就在前不久，中国核工业集团宣布，新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”，预计于2020年投入运行。中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如表示，该实验装置的建成将为人类真正掌握可控核聚变提供重要技术支撑。我们距离“人造太阳”的梦想，又近了一步。
源源不绝的清洁能源
众所周知，石油是工业的血液。但以石油为代表的化石能源，有两个绕不开的问题：一是不可再生，二是污染。即便页岩气、可燃冰等新型能源被不断开发，但归根结底都有消耗殆尽的一天。而目前的核裂变能也存在着反应原料(铀等)有限、核废料放射性污染的问题。
有没有一种能源，既无穷无尽，又清洁环保？还真有一个，就是可控核聚变。
从“进口”上说，可控核聚变所需的反应原料(氘原子和氚原子)，在地球上非常丰富。氘在海水中储量极大，1公升海水里提取出的氘，在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300公升汽油的能量；而氚可通过中子与锂反应生成，在地壳和海水中，锂都是大量存在的。
从“出口”上说，可控核聚变的产物为氦和中子，不排放有害气体，也几乎没有放射性污染，具有环境友好的优点。
“核聚变能一旦实现和平利用，地球上的能源将取之不尽用之不竭，因能源短缺带来的社会问题可得到彻底解决，人们的生活水平也将因此而得到极大提高。”段旭如说，像海水淡化、星际飞船这类工程，过去因耗能太大而令人们犹豫不决，而未来在可控核聚变能的支持下，都将能够更快发展。
不断探索承载容器
然而，世界上仍然有许多环保机构公开指责核聚变所存在的安全隐患，包括产生核废料以及核泄漏的风险。对此，段旭如解释：“由于燃烧的氘氚等离子体被磁场约束在真空容器内，其密度比空气低数个量级，聚变堆氘氚燃料含量也较低，因此不会引起爆炸，也不会导致泄漏事故。”
理想很美好，但实现起来并不容易。一个最明显的问题，就是用什么容器来承载核聚变。
据段旭如介绍，在地球上利用核聚变能，要求在人工控制条件下等离子体的离子温度达到1亿摄氏度以上。“1亿度是什么概念？太阳的核心温度大概在1500万度至2000万度；而地球上最耐高温的金属材料钨在3000多度就会熔化。1亿度，已经超过太阳核心温度的5至6倍了。”中核集团核工业西南物理研究院特聘研究员钟武律解释说，“在地球上，没有任何材料可以把1亿度高温的等离子体给直接包裹起来。”
不过这个问题还是难不倒人类科学家，他们“无招胜有招”，想出了用强磁场来约束高温核聚变燃料的办法。但具体用什么装置来实现，还要继续探索。1960年代，前苏联科学家提出的托卡马克方案异军突起，效果惊人，国际聚变界的重点研究方向随之转向了托卡马克。
攻坚克难的核聚变人
当世界的可控核聚变研究如火如荼时，中国“人造太阳”的建设也没有掉队。早在1955年，钱三强和刚留美归来的李正武等科学家便提议开展中国的“可控热核反应”研究，这与国际社会关注核聚变几乎同步。
1965年，根据国家“三线”建设统一规划，在四川省乐山市郊区，建立了当时中国最大的核聚变研究基地——西南物理研究所，这也是中核集团核工业西南物理研究院(以下简称“核西物院”)的前身。
而中国核聚变研究史上的重要里程碑，当属1984年中国环流器一号(HL－1)的建成。这是中国核聚变领域的第一座大科学装置，它为中国自主设计、建造、运行“人造太阳”培养了大批人才，积累了丰富经验。
从此，中国磁约束聚变一步步从无到有，从小到大，从弱到强。1995年中国第一个超导托卡马克装置HT-7在合肥建成；2002年中国建成第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置中国环流器二号 A(HL－2A)；2006年，世界上第一个全超导托卡马克装置东方超环(EAST)首次等离子体放电成功……
而预计2020年投入运行的“中国环流器二号M”装置将成为中国规模最大、参数最高的磁约束可控核聚变实验研究装置，其等离子体体积为中国现有装置的2倍以上，离子温度将达到1亿摄氏度以上，可将电流从中国现有装置的1兆安培提高到3兆安培。
作为一个历经多年研制的实验项目，中国环流器二号M精细的部件工艺很多都是前无古人的创造。就像在装置设备“真空室”中，许多细小的误差是现有检测仪器所无法感知的，很多时候甚至需要自主开发新的检验设备，因为连尘埃般大小的缺陷都会影响最终的实验结果。
为了保障中心柱这个高约2层楼、重约80吨的装置设备在移动过程中不受磕碰，且安装精度不超过0.1毫米偏差，二号M装置线圈团队在1个月内做了十几种方案，短短2分钟的路程，研究团队最终耗费了近9个小时才成功完成搬运。“移动中，大家像呵护宝贝一样。”项目线圈组负责人刘晓龙说，“还不错，我们成功了。”
