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科技环境

ITER计划:走向核聚变发电梦的实现

太阳内部,氢原子聚合反应成氦原子,同时释放出巨大能量,这就是太阳之所以发光发热的根本原因。物理学家把这种反应称之为核聚变。多少年来,他们就梦想利用人造反应堆实现核聚变,利用聚变能发电。有史以来造价最高的实验堆——“国际热核聚变实验堆计划”,简称ITER计划,就将为此带来突破性进展。中国也是该计划的参与国之一。然而,这个庞大计划现在却面临重大问题。德国之声记者采访报导如下。

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ITER设备

"ITER计划是目前世界上规模最大的科研项目,其目的是实验证明,我们可以利用核聚变生产能源,也就是最终在地球上建造'小太阳'。"

ITER计划第一副总干事、主管工程事务的郝特康普博士(Norbert Holtkamp)如是说。ITER计划的目标可谓宏大:数百名各国物理学家齐心合力,建造世界上第一座核聚变实验堆,其中的核心部件是由磁场构成的某种"笼子",里面关的是一团温度高达1.5亿度的氢气团。只不过,在这样的高温下,氢原子早已四分五裂,分为带正电的原子核和带负电的电子,各自独立、高速运动。这种完全由自由的带电粒子构成的高温气体被称为"等离子体"。只有在极高温度的等离子状态下,氢的原子核之间才可能发生物理学家翘首以待的关键反应。郝特康普说: "在如此高温下,那些原子核速度极快,但却被集体关在一个'磁笼'里,当然会时不时发生碰撞,这时两个原子核就会发生聚合,变成一个原子核,同时放出能量。"

核聚变能源,据说是安全的、取之不尽用之不竭的、而且是对气候无害的。ITER计划就是一个试金石,检验将来人类和平利用核聚变能源在科学和工程方面的可行性。ITER计划如果失败,人类和平利用聚变能的梦想恐怕也就随之破灭。

早在2001年,科学家们就已提出实验堆的设计方案,造价估计在50亿欧元左右。但2006年,参与ITER计划的七方,即欧盟、日本、俄罗斯、中国、美国、韩国和印度才达成一致,真的要实现ITER计划,而且将地址选在法国南部的卡达拉奇。然而,在政治决策的这段时间内,物理学家们也发现,他们原来的设计方案行不通,因为那团1.5亿度的高温等离子体对实验堆构件的损害比他们原先假设的要厉害。郝特康普说: "解决这个问题的办法没那么简单,我们必须在实验堆的核心--大的真空室里加一层磁线圈。这里一变,其他一系列地方都得变,包括真空室的设计也必须全改。这一切当然都增加费用。"

7年前提出的原始设计还有一些其他细节地方,郝特康普及其同事也不得不对其进行修改;而近几年来,钢、铜、铌等原材料的价格也猛涨;核能设施的审批程序也比当初预计的麻烦。总而言之,ITER计划的原始预算不够,但需要追加多少还很难说,因为目前正在进行重新计算,结果还没有出来,但科学家们并不排除费用翻倍的可能性,也就是说,由原来的50亿欧元变成100亿欧元,需要参与国再度深掏腰包。欧盟委员会负责核聚变研究的官员金塔纳-德里亚斯(Octavi Quintana Trias)表示:"所有参与国都得提高各自的出资额。因为欧盟承担近50%的费用,所以欧盟的负担当然就特别重。我们必须说服欧盟27个成员国,相信ITER计划依然十分重要,相信如果计划破产我们担待不起,因此必须追加经费。"

或许,ITER计划将被推后,2018年点燃第一个核聚变"火星"的原计划可能拖后几年才能实现。金塔纳.德里亚斯认为,即便ITER计划费用暴涨,也不能放弃。他说: "我认为欧盟不会轻易放弃如此大的项目,这不大可能。毕竟,这个实验堆的潜力巨大,它有助于人类开发极其高效、同时又非常清洁的新能源。"

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