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1、刚刚过去的这一周，“核聚变”成为足够吸引眼球的科技新闻关键词。10月15日，美国洛克希德马丁公司，已经设计出一款能够装载在一辆卡车上的紧密 型核聚变反应堆，目前正在寻求商业或政府方面的合作伙伴，并宣称将在五年内制造出原型。 消息一出，舆论哗然，盲目叫好的有之，深度质疑的亦有之。“核聚变”究竟怎么了？紧凑型核聚变反应堆实验装置洛克希德马丁公司的“核聚变”的魅力何在？在全球传统能源日渐紧缺的形势下，人类一直都在探索新型能源的开发和使用，包括太 阳能、风能、地质能、生物能、核能等，本文的主一“核聚变”，是产生核能的一种方式, 也是迄今为止，最高级也最难以“驾驭”的能源来源。核能也叫原子能，通过核裂变
2、、核聚变和核衰变三种形式释放能量，除了核衰变是自然 状态下缓慢发生，裂变和聚变的核反应形式都异常激烈。众所周知，新中国最伟大的科技成就，就是成功试爆了原子弹和氢弹。原子弹应用的就 是核裂变原理；比原子弹威力更大的氢弹，则利用核聚变来发挥作用。核聚变比核裂变放出的能量更大。太阳内部连续进行氢核聚变过程，它的光和热就是由 核聚变产生的。相比核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直 接取自海水，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式，也是备受青睐和追捧的重要原因。国际热核聚变实验堆计划，简称“ITER计划”，是目前全球规模最大、影响最深远的国 际科研合作项目之一。该计划倡议于198
3、5 年,工程设计于2001年完成，此后经5年谈判， 包括中国在内的七个国家于2006年正式签署联合实施协定，正式启动历时将达35年的 ITER计划，2013年6月，主装置“托卡马克”综合体建设工作在法国开始，ITER项目正进 入全面建设阶段。ITER计划的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用聚变能，从而可能影响人 类从根本上解决能源问题的进程。人类还不能“控制”它！核裂变原子能除了被用作战争武器，更多的是被人类和平利用，如建造核电站发电等， 但利用聚变能可没那么容易。到目前为止，虽然人类已经可以实现不可控核聚变，如氢弹爆炸，但要想有效利用它， 必须能“控制”核聚变的速度和规模，实现持续、
4、平稳的能量输出。这也成为人类掌握聚变核 能源道路上的最大掣肘。用什么才能“控制”住核聚变反应？通俗地说，能点燃燃料，能约束聚变，能输出能量。 问题来了一点火需要瞬间超高温度和压力（想想太阳内部热核反应的条件），约束聚变的 “容器”只能用激光惯性约束和磁场约束（任何地球物质做的容器都承受不住超高温高压）。激光点火时间必须控制在十亿分之一秒，才能引起燃料内爆压缩产生聚变能量。2013 年9月，美国核聚变国家点火装置（NIF）宣布，首次实现燃料靶点输出能量超出输入能量。 中国的“神光”高功率激光打靶装置，使我国成为继美国之后世界上第二个具备独立研究和建 设新一代高功率激光驱动器能力的国家。基于磁约束
5、的ITER计划被寄予厚望，该“人造太阳”工程的核心装置叫做“托卡马克” （TOKAMAK），名字来源于环形、真空室、磁、线圈的英文，由前苏联科学家阿齐莫维齐 等人在上世纪50年代发明。装置中央是个环形真空室，外面缠绕着线圈。通电时，内部会 产生巨大螺旋型磁场，将等离子体加热到超高温度，以促成核聚变。中国科学院等离子体物 理研究所的EAST托克马克，近年来取得了很高的成就。本文的新闻主角也都是使用这种 约束方式。遭“质疑”且行且珍惜从理论上来讲，磁约束核聚变的工作原理已经清楚了，从实际操作来看，要想真正获取 核聚变能，还面临大量物理和工程难题。而洛克希德马丁公司宣布，设计的磁约束密集型核聚变装置
6、，要想把尺寸控制在能放 在一辆卡车上的大小（7x10英尺），且宣称在五年内造出原型，恐怕并非说起来那么简单。 即便是积累了几十年的能源研究经验，即便是希望用来替换军舰和飞机上的核裂变反应堆, 该公司宣称的这种方案，在业界看来还仅仅停留在“纸上谈兵”阶段。据华盛顿邮报报道，可再生能源和气候策略研究院院长乔吉尔默说：“当然，我非常希 望核聚变作为世界能源大家族的一员尽快发挥作用，但是，这个宣告距离原型的诞生还有很 长的路程，更别说建造成稳定的商业化能源提供设备了。”墨尔本大学未来能源研究团队首席科学家罗杰达格威利则说：“核聚变要求非常高的温 度和压力，这是最关键的挑战，很多科学家都已经在这上面奋斗了很长时间，所以听到这种 消息，我还不会太兴奋。”另据报道，同样在上周，华盛顿大学的工程师们也在俄罗斯彼得堡国际原子能机构的聚 变能学术会议上宣称，其设计的概念核聚变反应器，如果扩展到大型电厂规模时，其经济成 本将低于产生同样电量的燃煤电厂的成本。
