尽管科学家突破了一个又一个障碍,但距离“太阳”的光芒依然遥远。


中国科学院等离子体物理研究所研究员邱励俭说,要让“魔瓶”亮起来,必须同时解决超大电流、超强磁场、超高温、超低温等极限环境,牵涉真空、磁场、控制、等离子体、原子核等诸多领域的科学和技术难题。


而这“需要全世界最好的科学家和工程师一起合作,需要数国财力的共同支持”。


乐观的估计


于是,ITER计划应运而生。


1985年11月,美国和前苏联倡议在国际原子能机构框架下,由美国、前苏联、日本和欧洲共同体四方参与,建设国际热核实验反应堆。第一个设计方案是于2010年建成一个实验堆,实现1500兆瓦功率输出,造价约需100亿美元。


这个雄心勃勃的国际大科学工程,自出生之日便命途多舛。


由于当时的石油价格仅10多美元一桶,能源危机并未显现,加上前苏联的解体和美国的退出,这个方案以及随后“缩小版”的新方案一度搁浅。


ITER的推迟,为中国、韩国和印度等国家提供了一个“呼吸的空间”。我国在2002年表示有兴趣参加ITER计划,并在2003年成为ITER谈判过程中的正式成员。


中国ITER专家委员会的一位委员说,因为对能源的迫切需求,中国才不惜血本加入ITER.根据合同,中国要承担整个项目100亿美元中10%,投入可谓史无前例。


随后,美国宣布重返ITER,韩国和印度也先后加入。2005年6月28日,在一片争吵声中,ITER的建设地点最终落在法国南部的卡达拉舍。


政治角逐结束,科学家们走向前台,他们期望这个地球上最昂贵的科学设备能带来新能源的曙光。“毕竟,我们有了场地,可以做实验了。”哥伦比亚大学物理学家Gerald Navratil说。


但是,ITER只是一个实验堆,离发电依然十分遥远。如果获得成功,它的下一步是建造商业示范堆,目的是验证商业可行性;最后还要建造商业运行堆,以验证经济可行性。


“完成这些过程可能还需要50年。”中国科学院等离子体物理研究所所长李建刚强调。他乐观地估计,“人造太阳”的出现,不会超过100年。


东方的曙光


在2005年7月21日出版的《自然》杂志上,来自英国原子能研究部门的物理学家David Ward打了一个赌。“我愿意和你赌100美元,别的核聚变装置会比ITER更先开始工作。”他说,“在欧洲,我们对聚变反应的前景很乐观。”


位于中国合肥的EAST就有可能是这样一个装置。


3月7日,EAST进入降温实验的第18天,邱励俭在工程日志上记下了一个数字。他说,在这个数字的低温下,EAST的超导线圈进入超导态,此次实验最重要的一个目标已经达到。


他们计划在今年7月份前后进行首次放电实验。


1954年,前苏联设计成功托卡马克(意为环行真空磁线圈)装置。此后,全世界建造了上百个托卡马克装置。其中,欧洲联合环(JET)在1991年11月将氘氚混合燃料加热到了3亿摄氏度,获得1分钟的等离子体放电。


但是在强电流作用下,常规托卡马克的磁线圈同样会发热。为了解决这个难题,科学家将超导技术成功应用于磁线圈,建成超导托卡马克。


邱励俭介绍,目前世界上的超导托卡马克,只有法国的Tore-Supra和中国的HT-7能正常运行。


HT-7是前苏联赠送给中国的一套实验装置,经过中国科学家的改进,它在2005年12月14日获得了1000万摄氏度、持续306秒的等离子体放电。这个结果,离法国的Tore-Supra只有一步之遥。


几年前,中科院等粒子体物理研究的专家们开始设计更先进的EAST,这是一个高5米、内直径7.62米、重达400多吨的庞然大物。作为世界上第一个全超导托卡马克,它与ITER的核心装置非常接近。专家们为此花费了6年时间,前后投入经费达3亿元人民币。


“一旦它运行成功,能够为未来降低ITER的风险提供十分宝贵的经验。”李建刚说