各國競相研制可供無限能源的裝置 我國設備已開始調試 7月可放電實驗
古希臘神話中，普羅米修斯盜得的天火———太陽，成為照亮地球永不枯竭的能量。今天，為了解決人類終將枯竭的能源煩惱，締造現實版“人造太陽”成為全世界科學家的共同目標。世界上現有30多個國家有這方面的研究，建造了上百個實驗裝置，科研人員1.2萬多人，每年經費超過20億美元。
誰又將是今天的普羅米修斯呢？中科院等離子體物理研究所距離夢想越來越近了，他們的“人造太陽”設備已經為人類搭起了通往未來的橋梁，現已進入工程調試階段。2月14日，晨報記者有幸踏上中國“人造太陽”基地———中科院等離子體物理研究所的合肥科學島，一睹中國“人造太陽”的神秘面容。
工作原理：模擬太陽
讓1升海水變成300升汽油
春節剛過，位于合肥市西北郊的科學島上已是一片忙碌。“人造太陽”項目總裝辦主任吳維越說，這個春節研究人員幾乎都是在科學島上度過的。為了設備早日投入運行，從項目的籌備立項到現在，他們已經前后忙碌了整整8年。
記者了解到，這臺全名叫EAST非圓截面全超導托卡馬克的裝置，以探索無限而清潔的核聚變能源為目標。由于它和太陽產生能量的原理相同，都是熱核聚變反應，所以被外界稱為“人造太陽”。
而所謂的“人造太陽”的原理，就是在這臺裝置的真空室內加入少量氫的同位素氘或氚，通過類似變壓器的原理使其產生等離子體，然后提高其密度、溫度使其發生聚變反應，反應過程中會產生巨大的能量。
1升海水提取的氘，在完全的聚變反應中釋放的能量，相當于燃燒300升汽油釋放的熱能。因此一旦這種技術成熟，建立了電站，就相當于建立了一個“人造太陽”。
據悉，EAST是世界上百臺托卡馬克裝置中最先進的。不過外人很難相信，記者眼前的它，就藏身在一間外表極為普通的屋子里。屋內面積有一個足球場般大小，中間朝地下深挖了數米，這個世界上最先進的托卡馬克裝置就在大坑中央。從外形上看是粗大的鋼鐵圓柱，上端好像戰士頭上的鋼盔，有7米多高，下面用9根合抱粗的鋼柱支撐，猶如科幻片中外星人乘坐的探測器。
吳維越向記者介紹，產生能量的聚變反應，就發生在酷似外星探測器內的真空裝置里面，而反應的發生需要多個子系統同時工作，比如電源系統，使線圈達到并保持超導狀態的低溫系統，用來抽真空的真空機組等。
運轉過程：類似燒鍋爐
7月就可以進行放電實驗
目前總裝的第一階段已經完成，正在開始工程調試。“如果一切順利，7月份就可以放電(指做實驗)了。”總裝辦主任吳維越興奮地告訴記者。
“放電”時的“人造太陽”將是一種什么樣的情形呢？
“除了位于其他大廳的某些設備會發出一些聲響外，真空室內一切靜悄悄。”吳維越神秘地回答。原來，做實驗的時候，整個大廳是封閉的，所有工作人員都要離開“人造太陽”的屋子，但大廳內的情形和放電時真空室內的情形都可以在控制室內的錄像中看到，各系統的監控、實驗方案的實施、實驗圖表的獲得等等也都是在控制室內進行的。
吳維越告訴記者，聚變反應的過程有些類似于燒鍋爐，首先要點火，即產生等離子體，然后要使火焰變大變強，即提高等離子體的溫度和密度，使其發生碰撞，發生聚變反應，溫度越高、密度越大反應就越劇烈。在未來的聚變電站中，反應產生的能量可以通過裂變電站的能量輸出轉換裝置來供人類使用，這方面的技術是成熟的。
安全問題：能力釋放過程完全可控
即使出現事故也不用疏散人群
在幾千萬乃至上億度的高溫下發生反應，安全無疑成為最受關注的問題。人們往往會想到會不會有核輻射，會聯想到令人色變的烏克蘭切爾諾貝利核電站爆炸事件。
吳維越告訴記者，EAST裝置只有在放電的時候才會產生中子輻射，一旦實驗結束就沒有了輻射，而產生的中子輻射是不會影響到大廳之外的。EAST大廳是全封閉式構造，四周墻壁的厚度達到1.5米，屋頂的厚度為1米，內部全部為鋼筋捆扎，表面用水泥澆鑄而成。
“這樣中子就可以完全被隔絕在里面。”吳維越說，同時“人造太陽”所用原料也都不是具有輻射性的鈾等元素，沒有任何輻射的后遺癥。
人們認識熱核聚變是從氫彈爆炸開始的。然而氫彈爆炸時釋放出極大的能量，給人類帶來的是災難。那么“人造太陽”會不會發生爆炸呢？
吳維越說，氫彈用的聚變原理過程不可控，不可控的瞬間能量釋放只能給人類帶來災難。而EAST的熱核反應是可控的。加入EAST裝置真空室內的原料是少量的，真空室氣體密度非常低，而且產生的等離子體被磁場牢牢地束縛住，是很安全的。即使發生了想象中最壞的事故，也只是對實驗和裝置有影響，周圍地區的人群不用疏散。
樂觀估計30-50年可運用到日常生活
世界將不再為石油而戰
晨報記者：作為世界第一臺全超導的“人造太陽”，它的建成對人類的未來意味著什么？
萬元熙：它將為人類未來建造工業應用的聚變電站搭起一座橋梁。目前，在托卡馬克裝置上進行聚變反應已經獲得不小的成功，但要實現穩態、長時間地運行還有很長的路要走，我們就是想通過全超導技術來解開這個“死結”，讓它運行的時間更長，從實驗逐步走向應用。
一旦聚變電站成功運行，帶給世界的變化將是革命性的。各國之間再也不用為中東的石油而發生戰爭。沒了石油、煤礦開采帶來的污染，二氧化碳的溫室效應、南極冰面的萎縮、海岸線的增高等等一系列現在人類頭疼的問題都會消失。它將給人類帶來無限清潔的能源，就像太陽給我們的一樣。
晨報記者：目前世界通行的“人造太陽”能工作多長時間？我們這臺中國“人造太陽”又能突破到怎么樣的高度？
萬元熙：世界目前的平均水平只有300多秒，如果正常運行，我們的“人造太陽”可以達到上千秒，隨著技術的成熟，未來可能達到一個星期，甚至一個月。到那時，將是非常了不起的。
晨報記者：目前，困擾“人造太陽”從實驗走向現實應用的難題有哪些？
萬元熙：除了剛才所說的穩態運行問題外，材料也是一大難題，現在沒有哪種材料能保證在上億度環境下不會被損壞，這個問題還得靠科學家經過無數次的實驗研制出合適的材料。
晨報記者：說到這套設備我們還是不得不提到安全問題，因為采用裂變反應技術的核電站泄漏令人們不安，你們如何保證“人造太陽”裝置不會產生輻射和巨大的爆炸？
萬元熙：這是所有人關心的問題，不過，大家可以放心。“人造太陽”完全不同于裂變核電站，它采用的原料是氫和它的同位素氘，這種原料本身就沒有輻射性，雖然聚變過程中等離子體碰撞產生中子是一種輻射，但它是短暫的，一旦放電結束就不會再產生中子了，放電過程中產生的中子也是可防護的，通常都不能穿過我們1.5米厚的墻。
而爆炸的可能性根本不存在。雖然等離子體經過聚變能達到上億度，但都被磁場緊緊約束住，不會膨脹。即使設備出現了問題，等離子體也會在瞬間消失，不會發生爆炸。
晨報記者：人們都很關心“人造太陽”何時可以運用到日常生活中？
萬元熙：我們的裝置建成后雖然可以大大地推進研究進展，但距離實際的工業應用還有很長的路要走，樂觀估計也要30到50年。由中國、美國、歐盟、日本、俄羅斯、韓國參加的國際熱核反應堆合作計劃(ITER)是一個更先進的裝置，它需要10年才能建成；材料的發明、制造需要10年；建立示范堆，檢驗它在實際應用中的效率問題等等，這又要10年。此外，還取決于各國政府在能源問題上的認識和態度，如果都非常支持，時間就短些，否則會更長。（杜琛）
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