29位來自歐、美、俄、日、韓、印等世界一流聚變研究機構的負責人及資深科學家，日前在親臨位於安徽省合肥市的中國科學院等離子體研究所考察後，稱讚中國新一代“人造太陽”實驗裝置EAST成就了世界聚變工程的一個非凡業績，是全世界聚變能開發的重要裏程碑。由我國自主設計、自主建造而成的核聚變實驗裝置EAST繼今年9月首次成功放電後，再次引起世界範圍的關注。普通民眾最為關心的話題集中在：核聚變能到底有多“神奇”？“人造太陽”究竟離我們有多遠？耗費巨額資金投入這樣一項研究，其能源投入產出比能有多大？會不會是負能量？記者日前帶著這些問題再訪了權威專家。
新一代熱核聚變裝置EAST放電過程圖像(9月28日攝)。
9月28日，中國耗時8年、耗資2億元人民幣自主設計、自主建造而成的新一代熱核聚變裝置EAST首次成功完成放電實驗，獲得電流200千安、時間接近3秒的高溫等離子體放電。EAST成為世界上第一個建成並真正運行的全超導非圓截麵核聚變實驗裝置。新華社記者李健攝
核聚變能：人類未來別無選擇的最佳戰略能源
中科院合肥物質科學研究院等離子體所所長李建剛研究員介紹，石油、煤和天然氣礦物能源不僅造成各種汙染和“溫室效應”，而且都相繼麵臨枯竭的困擾。從長遠來看，人類將從“石油文明”走向“核能文明”。而核能分為核裂變能和核聚變能，核裂變能已經能為人們所用，但是核裂變的原料之一鈾在地球上的儲量有限，裂變產生的核廢料還會成為長期放射性汙染源，核聚變則完全不同。
專家介紹說，人們認識熱核聚變能是從氫彈爆炸開始的。氫彈爆炸時釋放出極大的能量，給人類帶來的是災難。而科學家們卻希望發明一種裝置，可以有效地控製“氫彈爆炸”的過程，讓能量持續穩定的輸出。這一過程與太陽產生能量的過程類似，因此受控熱核聚變實驗裝置也被俗稱為“人造太陽”。
EAST大科學工程總負責人萬元熙研究員說，核聚變能不產生廢料，輻射也少得多，且由於原料取之於海水，每1升海水中所蘊含的氘如果提取出來，發生完全的聚變反應，能釋放相當於300升汽油燃燒時釋放的能量。 
5月26日，一位專家在參觀我國自主研製的“人造太陽”。當日，參加第十七屆受控聚變裝置中等離子體與壁相互作用國際會議的近400名專家，在合肥科學島參觀了我國自主研製的“人造太陽”——全超導托卡馬克EAST(原名HT-7U)核聚變實驗裝置。據介紹，科學家們把能夠有效控製“氫彈爆炸”過程，讓能量持續穩定輸出的裝置比喻為“人造太陽”，因為它可以像太陽一樣，為人類提供一種無限、清潔和安全的能源。目前，全超導托卡馬克EAST核聚變實驗裝置已在中國科學院等離子體物理研究所裏成功進行了首次工程調試。新華社記者李健攝
由於運行成本投入巨大，“人造太陽”的能源投入產出比一直受到質疑。萬元熙介紹，如果一項研究能源輸出為負數那就沒有任何價值了。就目前世界上的實驗進展來看，核聚變實驗裝置能源投入產出比已經實現1比1.25，也就是說，投入一份能量，已經能產出1.25份能量。隨著研究的推進，將來肯定能夠逐步達到1比10、1比30、1比50。
他說，未來穩態運行的熱核聚變反應堆投入商業運行後，能提供無限的、潔淨的、安全的能源，將使人類未來數億年甚至數十億年的能源問題得到徹底解決。核聚變研究開發已成為國際社會關注的熱點。
不過，這項工程難度太大、耗資巨額，美、法等西方國家認識到憑借任何國家自身的力量無法完成，於是在20世紀80年代中期發起了耗資46億歐元的國際熱核實驗反應堆(ITER)計劃，旨在通過國際合作研究建立世界上第一個受控熱核聚變實驗反應堆。中國於2003年加入ITER計劃。位於安徽合肥的中科院等離子體所是這個國際科技合作計劃的國內主要承擔單位，其研究建設的EAST裝置穩定放電能力為創記錄的1000秒，超過世界上所有正在建設的同類裝置。
萬元熙研究員指出，各國可以合作研究建造ITER，但一旦核聚變發電站成為可能，每個國家都會從自己的利益出發，盡力封鎖自己的科研秘密，各建各的電站。“人無遠慮，必有近憂”，盡管現在看起來核聚能商業運用還相當遙遠，我國應盡早準備，掌握核聚變能的關鍵技術，“因為這是人類實現可持續發展別無選擇的最佳戰略能源。”
這是全超導托卡馬克EAST(原名HT━7U)核聚變實驗裝置(又稱“人造太陽”)(3月14日攝)。近日，由中國自行設計、研製的世界上第一個全超導托卡馬克EAST(原名HT━7U)核聚變實驗裝置(又稱“人造太陽”)已成功完成首次工程調試。調試中，最受關注的低溫調試和磁體通電測試獲得通過，為年內運行及國家驗收奠定了可靠基礎。新華社記者李健攝
具備“四個世界之最”的 EAST獲得國際權威首肯
9月28日，由中科院等離子體所自主設計、自主建造的EAST試驗成功，獲得了電流240千安、時間2.7秒的高溫等離子體放電。李建剛所長介紹說，曆經8年、耗資2億人民幣建成的EAST與國際上同類實驗裝置相比，是使用資金最少，建設速度最快，投入運行最早，投入運行後最快獲得首次等離子體的先進全超導托卡馬克核聚變實驗裝置。如印度的托卡馬克核聚變實驗裝置已經花去10年時間，但仍然沒有正式投入運行；韓國全超導托卡馬克核聚變實驗裝置已耗費5億美元，還未建成；美國的同尺寸裝置也投入了7000萬美元，僅進行了部件的預製研究，裝置沒有建造。
參與EAST研究合作的美國通用原子能公司核能專家蓋瑞.傑克遜博士告訴記者，作為世界上第一個建成並真正運行的全超導非圓截麵核聚變實驗裝置，EAST在未來10年內將保持世界先進水平。
5月24日當天，參加“國際熱核聚變試驗反應堆”的歐盟、中國、美國、日本、韓國、俄羅斯和印度七方代表經過4年多的談判後在這裏草簽了與該計劃有關的一係列合作協議，這標誌著人類旨在開發新能源的宏偉計劃開始啟動。(新華社記者徐金泉攝)
記者在實驗控製室看到，這個近似圓柱形的大型物體由特種無磁不鏽鋼建成，高約12米、直徑約8米，據介紹其總重量達400多噸。
李建剛所長介紹，在EAST科研過程中，我國科學家靠自身能力解決了大型超導磁體研製等許多重大科學技術難題，獲得了一係列具有自主知識產權的高新技術。EAST比國際熱核聚變實驗堆ITER在規模上小很多，但兩者都是全超導非圓截麵托卡馬克，即兩者的等離子體位形及主要的工程技術基礎是相似的，而EAST至少比ITER早投入實驗運行10年至15年。因此，無論從人才培養和奠定工程技術及物理基礎的角度上說，EAST都將為ITER計劃做出重要的、實質性的貢獻，進而為人類開發和最終使用核聚變能做出重要貢獻。
包括歐洲聚變協會主任Prof K.Lackner、美國麻省理工學院聚變中心所長Prof Miklos Porkolab、俄羅斯核聚變研究所所長Prof V. P.Smirnov、日本國立聚變研究所前所長Prof M.Fujiwara在內的29位世界聚變界權威專家日前在現場考察後指出，EAST在如此短暫的時間內完成設計、預研、建設和試運行，成就了世界聚變工程的一個非凡業績，是全世界聚變能開發的重要裏程碑。它極明確地顯示出中國對世界核聚變研究的貢獻，同時展示了中國科學家在物理和工程方麵的能力。 
5月24日，在比利時首都布魯塞爾的歐盟總部大樓，一名男子從“國際熱核聚變試驗反應堆”計劃啟動宣傳畫前走過。
麵臨資金、技術、人才三大難題 核聚變能投入商業運行仍待時日
萬元熙研究員預測核聚變能投入商業運行最快也要30-50年時間。他說，ITER即使能夠在2006年開始建設，大約需要10年的時間才能建成，然後是核聚變示範堆的建設和試運行，大概還需要20年的時間。如此算來，核聚變能為人類廣泛造福的時代來臨，最快也要在21世紀中葉左右。
至於我國相關研究目前麵臨的困難，萬元熙說，首先是資金。一個大型科研項目分為預研、建造、運行等幾大部分。EAST的建造國家給了1.65億人民幣，大致相當於國外同類裝置建設經費的1/15；財政部提供運行費，但目前還正在落實過程之中；至於EAST的預研費和建成後在其上進行各種科學研究的專項經費，更是沒有穩定渠道的支持。
EAST裝置每天水、電、液氮、液氦等最基本的耗費就要達到15萬，這還不包括材料損耗更換費、人工成本費、研究開發費用等。目前的運行費用隻能保證EAST每年運行2輪，共4個月時間。這對盡快在一個先進實驗裝置上獲得更多科研成果顯然有很大影響。
其次是有關工程技術的同步發展問題。例如，何種材料製成的器皿能夠長時間承受高通量聚變中子的輻照是未來聚變堆的一個主要工程技術難題。此外，如何維持等離子體長時間持續穩態的放電也仍待攻克。
第三是人才問題。聚變能的開發研究正處在一個非常關鍵的時刻。一方麵，目前國內國際上核聚變研究的規模正在迅速擴大(EAST、ITER)，人才需求量不斷增長。另一方麵，一旦進入聚變反應堆建設階段，其研究規模和人才需求量將更加巨大。而我國目前培養核物理、等離子體物理專業的大學隻有2、3所，即使有這個專業的學校因為重視不夠，課程也偏離了與核聚變直接相關的高溫等離子體方向。無論從現在的研究，還是將來的運行來看，人才都是明顯不足的。
萬元熙說，與其他大科學工程相比，核聚變能研究不涉及政治、軍事等敏感領域；它不能給科學家帶來諾貝爾獎的榮譽光環，因為核聚變反應原理在數百年前都已經被發現了；它也不是在1、2年內就能看到成果的研究，要30-50年的時間才能投入商業使用，但30-50年對整個人類文明來說是很短暫的，其價值卻是無法估量的。
他建議，作為關係到人類未來可持續發展戰略能源的重大工程，EAST和核聚變能的研發應與從事基礎研究的一般大科學工程區別開來，納入國家長遠規劃，其立項、建造、運行以及後續科研工作，國家應設立專項經費予以支持和管理。教育部門也應在優秀大學中有選擇地開設相關專業，儲備人才。
萬元熙研究員說，核聚變能如何盡快投入商業運行，最終取決於世界各國的重視程度及社會對能源需求的迫切性。（新華網）
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