宇宙中的恒星蕴藏着无穷能量,离地球最近的恒星,太阳亦是如此,它通过核聚变缓慢释放着巨大能量,核聚变,两个原子核相撞结合,释放能量,氢弹将这一理论变为现实,在瞬间的爆炸中产生能量,但是这样的方式是不可控的,用来发电属于异想天开,太阳内部的核聚变为什么能够持续?那是因为它的质量足够大,产生的强大引力指向内部,抵消了聚变产生的向外压力,构成平衡,有了这种平衡,物质就不会炸散开来,聚变就能够持续地进行。
受太阳启发,地球上的人类开始践行人造太阳计划让聚变能化为地球所用,以此创造用之不竭的清洁能源,这个人造太阳计划名为国际热核聚变实验堆,ITER计划,旨在证明作为太阳和恒星的能源的氢聚变可被控制并用于大规模发电,是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步。
国际热核聚变实验堆计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研项目之一,仅次于国际空间站,它的终极能源制造机是一个能产生大规模核聚变反应的托卡马克,俗称“人造太阳”,托卡马克是苏联科学家萨哈罗夫提出的概念,俄语的意思是“环状磁容器”,类似于汽车轮胎,是中空的,托卡马克将模拟太阳的核聚变,开启地球新能源之路,核聚变的原料为氘氚,能从海水中源源不断提取,当它们在托卡马克装置中融合,在高温高压高密下,将释放恒星般的能量。
核聚变研究是当今世界科技界为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划,与不可再生能源和常规清洁能源不同,聚变能具有资源无限,不污染环境,不产生高放射性核废料等优点,是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径。
有人说,核聚变比第一个猿类直立行走、生火做饭的跨度还要大,可控核聚变技术如果成功,那将改写人类历史进程,征服星辰大海就不再是梦了。可以说,没有核聚变,人类的未来就是终结在地球,有了核聚变就能走出地球走向宇宙,虽然可能一样面临灭亡,但会终结在宇宙。
最开始,核聚变研究只是世界强国在本国内部进行的单独研究,但各国实验受技术装置限制,核聚变产生的能量几乎接近外界输入的能量,如果聚变的能量再大一点,就能支持发电了,那么怎么做才能实现呢?
答案是建造更大的托卡马克,更大意味着更多的投资,单个国家是没有办法承担的,于是就有了“国际热核聚变反应堆(ITER)”计划,1985年,项目启动,当时仅有四个国家和地区参加,分别是美国、苏联、欧共体、日本,新组织独立于联合国原子能委员会,当然,这个所谓的“国际”项目,其实有很多的排他性,只有强国才能参加、玩得起,其他国家如果想加入,也不是不行,但是呢,只能以某个成员国的“小伙伴”身份加入,加拿大就是以欧共体小伙伴身份加入的。
项目讨论了近十年,到1996年,预算才出来,至少需要一百亿美元,美国一看,立马就要退出了,在这上边烧这么多钱,肯定要影响国内的核聚变研究,而且国会要照顾到石油利益集团的利益,不会轻易拨款支持新能源,俄罗斯自己也有难处,经济出现了问题,靠卖石油续命,对合作计划就不是很上心,而日本股市、房市泡沫,一下子出这么多钱,自己也心疼,只剩下欧盟自己吆喝,项目一直没有取得实质性进展。2002年,欧盟、日本、俄罗斯经过协商欢迎中国加入,之后,美国宣布重新加入,韩国和印度也被拉了进来,这七国包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家,覆盖人口接近全球一半,而GDP更是占到了全球的百分之八十以上,实验堆的任务被划分,欧盟承担46%,剩下的六国,各自承担9%,包括资金投入和一些基础设备的物资投入。
计划得很好,但实际执行起来,又出问题了,法日两国围绕选址问题争执不下,法国人提议在马赛的卡达拉舍,因为那里气候环境好,而且有现成的研究设备,日本则认为青森县六所村最合适,那里靠近港口,离美军基地也近,几个国家间一直争讨,最后日本政府作出让步,同意场址设在法国。
国际热核聚变实验堆项目原计划是要持续35年,前10年建设反应堆,中间20年操作实验,最后5年拆除反应堆,从2006年开始,七个成员国共同签署协议算起,到现在,已经过去了16年,工程还没有完工,为什么呢?那是因为项目太大了,困难超出了最初预期,导致工期一拖再拖,参与的国家多,各自有各自的利益诉求,互相扯皮,虽然中国按照进度,保质保量完成了任务,但奈何其他几个国家确实不怎么给力,要么无能为力,要么目光短浅,要么被石油资本困住,导致项目进展缓慢。
而且每个国家都有自己的工程节奏和目标,各国参加ITER的目的主要是分摊成本,将研究成果反哺国内研究,欧盟受困于国家间协调和费用摊派的复杂性,进度最慢。美国最鸡贼,因为已经探明天然气储量够用300年以上,而且成本还比其他能源低,所以工程需求量最迫切。俄罗斯最穷,不建验证堆,将寻求中国帮助直接在2040年建成两座电站。至于印度,这个国家不靠谱,政策信用太低。
所以,国际热核聚变实验计划这个事关人类前途命运的科研项目将会何去何从?技术上的困境,国家间的协调,种种难题都亟待解决,但我们终究相信在不远的将来,人类将能掌控可持续的核聚变技术,让这无限的能量造福人类世界。
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