世界最大工程「人造太陽」計劃耗資約55億美元 2050年有望實現

把一團上億℃高溫的等離子體火球，用磁場懸浮起來，跟周邊的任何容器材料不接觸。再對它加熱、控制，進而實現「受控的核聚變」.......

這就是人造太陽計劃的基本原理。是的，你沒看錯。「人造太陽」計劃正在進行，它還有個更專業的名字：國際熱核聚變實驗堆計劃，簡稱「ITER」計劃，這是一個集結了包括中國在內的30多個國家的頂尖科學家，目前世界上最大的科學合作工程。

ITER裝置是一個能產生大規模核聚變反應的超導托克馬克，俗稱「人造太陽」。該計劃倡議於1985年，並於1988年開始實驗堆的研究設計工作。經過十三年努力，建造預算約55億美元，從20世紀40年代末起，各國就開發了多種磁籠途徑，並由之出發，對聚變能科學可行性展開了不同規模的理論與實驗探索研究。投入科學家及工程師上千人，經費總計每年超過10億美元。在集成世界聚變研究主要成果基礎上，ITER工程設計於2001年完成。

2003年1月，國務院批准我國參加ITER計劃談判，2006年5月，經國務院批准，中國ITER談判聯合小組代表我國政府與歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同草簽了ITER計劃協定。這七方包括了全世界主要的核國家和主要的亞洲國家，覆蓋的人口接近全球一半。我國參加ITER計劃是基於能源長遠的基本需求。2013年1月5日中科院合肥物質研究院宣布，「人造太陽」實驗裝置輔助加熱工程的中性束注入系統在綜合測試平台上成功實現100秒長脈衝氫中性束引出。

然而人造太陽計劃攻克困難，要把一團上億℃的等離子體火球隔絕加熱，進而受控，難度可想而知，等離子體天性不相容，飄忽不定，如何讓其乖乖「受控」？於是，中國環流器二號A托卡馬克裝置產生了。其主體呈甜甜圈狀，邊緣四周延伸出數十個「觸角」，形似一顆顆星星。裝置內部，由無數根銅導體線圈產生一個封閉的磁場，用來約束分散等離子體的行為。目前，托卡馬克裝置的溫度已升至5500萬℃，這是迄今為止國內裝置達到的最高溫度。「要實現受控核聚變反應，必須達到上億℃以上高溫，以及足夠高的密度等，如果因某種原因導致條件不能滿足，聚變反應就會停止。」

2013年9月25日，勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室報告稱，世界最大激光器、被稱為「人造太陽」的美國國家點火裝置（NIF）正距離其目標越來越近，顯示了一個可持續核聚變反應裝置正在由夢想逐步成為現實。不過在設施達到高度穩定前，目前仍有一個顯著障礙有待克服。

現在，位於合肥的中科院等離子體物理研究院的超導托卡馬克實驗裝置EAST報告等離子約束時間取得了重大進步：等離子脈衝持續了超過30秒，是此前記錄的10到20倍。30秒聽起來不多，但你要知道等離子體溫度超過一億度，是太陽核心溫度的五倍多。

人造太陽研究過程耗資高昂，核聚變試驗可能還要幾代人的心血。等到核聚變電站能夠併網發電後，核聚變能源的生產成本相對低廉，普通老百姓都能消費得起。目前，業內人士普遍認為這個時間節點是2050年。

核聚變研究是當今世界科技界為解決人類未來能源問題而開展的重大國際合作計劃。與不可再生能源和常規清潔能源不同，聚變能具有資源無限，不污染環境，不產生高放射性核廢料等優點，是人類未來能源的主導形式之一，也是目前認識到的可以最終解決人類社會能源問題和環境問題、推動人類社會可持續發展的重要途徑之一。

國人威武

中科院合肥物質科學研究院等離子體所承擔的國家大科學工程「人造太陽」實驗裝置EAST正在進行的第十一輪物理實驗近日再獲重大突破，EAST成為世界首個實現穩態高約束模運行持續時間達到分鐘量級的托卡馬克核聚變實驗裝置。國人威武！

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