人造太阳造价

1、人造太阳到底是怎么一回事啊？

太阳是太阳系的中心天体，占有太阳系总体质量的99.86%。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等，都围绕着太阳公转，而太阳则围绕着银河系的中心公转。

2、「人造太阳」核聚变发电，要等到 2050 才实现 ？

50多年来的热核聚变研究一直围绕著一个主题，就是要实现可控的核聚变反应，造出一个人造太阳，一劳永逸地解决人类的能源之需。 地球上的化石燃料已经所剩无几，人类如何找到理想的替代能源？50多年来的热核聚变研究一直围绕著一个主题，那就是要实现可控的核聚变反应，造出一个人造太阳，一劳永逸地解决人类发展的能源之需。国际热核聚变试验堆的即将启动为人类实现这个梦想带来了曙光。再用50年，人们能看到人造太阳吗？ 万物生长靠太阳，人类生存自然也离不开太阳。我们生火煮饭的柴草来自太阳，水力发电来自太阳，汽车裏燃烧的汽油来自太阳……实际上，迄今为止，除了核能以外，我们使用的所有能源几乎都来自太阳。太阳像所有的恒星一样进行著简单的热核聚变，向外无休止地辐射著能量。 我们现今所使用的能源，有些直接来自太阳，有些是太阳能转化的能源，像水能、风能、生物能，有些是早期由太阳能转化来的一直储存在地球上的能源，像煤炭、石油这样的化石燃料。人类社会发展到今天，仅靠太阳给予的可用能源已经不够用了。人类能源消耗快速增加，水能的开发几近到达极限，风能、太阳能无法形成规模。我们今天使用的主要能源是化石燃料，再有100多年即将用尽。人们还抱怨化石燃料对大气造成了污染，增加了温室气体。要知道它们是太阳和地球用了上亿年才形成的，但只够人类使用三四百年，而且它们是不可再生的。另外，煤炭、石油等是人类重要的自然资源，作为燃料烧掉是非常可惜的。人们无不担心，煤和石油烧完了，而其他能源又接替不上该怎么办？能源危机开始困扰著人类，人们一直在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。 造一个太阳 细心的人会发现，在元素周期表中，虽然元素是由质子和中子成对增加依次构成的，但是原子的重量却不是按质子和中子的增加而等量增加的。在较轻的原子中，质子和中子的重量偏重，如果两个轻的原子合成一个重原子，两个轻原子的原子量之和往往重於合成的重原子。同样，在较重的原子中，质子和中子的重量也偏重，一个重原子分裂为两个轻原子，重原子的原子量一般重於两个轻原子之和。只是在铁元素附近的原子中，质子和中子的重量偏轻。由此可见，在原子核反应中，质量是不守恒的，即出现了所谓的质量亏损。这些质量到哪里去了呢？按照爱因斯坦的质能关系公式E=mc2，亏损的质量转换为能量，由於c2是个巨大的系数，很小的质量就可释放出巨大的能量。科学家正是基於这一点，利用重金属的核裂变制造出了原子弹，利用轻元素的核聚变制造出了氢弹。 原子弹和氢弹的巨大威力令人惧怕，同时也让人们兴奋，因为原子中蕴藏的能量太大了，能否利用这种能源是人们自然想到的问题。原子弹和氢弹中的巨大能量是在瞬间释放出来的，而要作为常规能源使用，就必须实现可控制的核裂变和核聚变。对於核裂变来说，控制起来相对比较容易，裂变核电站早已经实现商业运行。但能用来产生核裂变的铀235等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生长寿命的放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。 对人们来说，最具诱惑力的自然是核聚变，它的单位质量产生的能量比核裂变还要大几倍。实际上，宇宙中最常见的就是氢元素的聚变反应，所有的恒星几乎都在燃烧著氢，因为氢是宇宙中最丰富的元素。氢的聚变反映在太阳上（还有少量其他核聚变）已经持续了近50亿年，至少还可以再燃烧50亿年。氢在地球上也是非常丰富的，每个水分子中都有2个氢原子，但最容易实现的聚变反应是氢的同位素—氘与氚的聚变（氢弹就是这种形式的聚变）。氘和氚发生聚变后，2个原子核结合成1个氦原子核，并放出1个中子和17.6兆电子伏特能量。就氘来说，它是海水中重水（水分子为H2O，重水为D2O，只占海水中的一小部分）的组成元素，海水中大约每6500个氢原子中有1个氘原子。每升水约含30毫克氘（产生的聚变能量相当於300升汽油），其储量就多达40万亿吨。一座1000兆瓦的核聚变电站，每年耗氘量只需304公斤，海水中的氘足够人类使用上百亿年，这就比太阳的寿命还要长了，更不要说再使用氢了。另外，除氚具有放射性危险之外，氘-氚聚变反应不产生长寿命的强放射性核废料，其少量放射性废料也很快失去放射性。氘-氘反应没有任何放射性。可以说氢及其同位素的聚变反应是一种高效清洁的能源，而且真正是用之不绝。既然恒星上都在进行著这样的核聚变，地球上也不缺这种核聚变的原料，只要实现可控的核聚变，就可以造出一个供人们永久使用的“太阳”。实际上，自从人们揭开太阳燃烧的秘密以来，就一直希望模仿太阳在地球上实现核聚变从而为人类提供无尽的能源。尽管50多年过去了，人们只见到了氢弹的爆炸，而没有看到一座核聚变发电站的出现，但它诱人的前景依然是人们心中一个割舍不去的梦。 比想像的要难 在太阳上由於引力巨大，氢的聚变可以自然地发生，但在地球上的自然条件下却无法实现自发的持续核聚变。在氢弹中，爆发是在瞬间发生并完成的，可以用一个原子弹提供高温和高压，引发核聚变，但在反应堆裏，不宜采用这种方式，否则反应会难以控制。 根据核聚变发生的机理，要实现可控制的核聚变实际上比造个太阳要难多了。我们知道，所有原子核都带正电，两个原子核要聚到一起，必须克服静电斥力。两个核之间靠得越近，静电产生的斥力就越大，只有当它们之间互相接近的距离达到大约万亿分之三毫米时，核力（强作用力）才会伸出强有力的手，把它们拉到一起，从而放出巨大的能量。要使它们联起手来并不难，难的是既要让它们有拉手的机会又不能让他们过於频繁地拉手。要使它们有机会拉手，就要使粒子间有足够的高速碰撞的机会，这可以增加原子核的密度和运动速度。但增加原子核的密度是有限制的，否则一旦反应加速，自身放出的能量会使反应瞬间爆发。据计算，在维持一定的密度下，粒子的温度要达到1～2亿度才行，这要比太阳上的温度（中心温度1500万度，表面也有6000度）还要高许多。但这样高的温度拿什么容器来装它们呢？ 这个问题并没有难倒科学家，20世纪50年代初，苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出磁约束的概念。苏联库尔恰托夫原子能研究所的阿奇莫维奇按照这样的思路，不断进行研究和改进，於1954年建成了第一个磁约束装置。他将这一形如面包圈的环形容器命名为托卡马克（tokamak）。托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写，又称环流器。这是一个由封闭磁场组成的“容器”，像一个中空的面包圈，可用来约束电离了的等离子体。我们知道，一般物质到达10万度时，原子中的电子就脱离了原子核的束缚，形成等离子体。等离子体是由带正电的原子核和带负电的电子组成的气体，整体是电中性的。在磁场中，它们的每个粒子都是显电性的，带电粒子会沿磁力线做螺旋式运动，所以等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中。这种环形的磁场又叫磁瓶或磁笼，看不见，摸不著，也不接触有形的物体，因而也就不怕什么高温了，它可以把炙热的等离子体托举在空中。 人们本来设想，有了“面包炉”，只需把氘、氚放入炉内加火烤制，把握好火候，能量就应该流出来。其实不然，人们接著遇到的麻烦是，在加热等离子体的过程中能量耗散严重，温度越高，耗散越大。一方面，高温下粒子的碰撞使等离子体的粒子会一步一步地横越磁力线，携带能量逃逸；另一方面，高温下的电磁辐射也要带走能量。这样，要想把氘、氚等离子体加热到所需的温度，不是件容易的事。另外，磁场和等离子体之间的边界会逐渐模糊，等离子体会从磁笼裏钻出去，而且当约束等离子体的磁场一旦出现变形，就会变得极不稳定，造成磁笼断开或等离子体碰到聚变反应室的内壁上。 步步逼近 托卡马克中等离子体的束缚是靠纵场（环向场）线圈，产生环向磁场，约束等离子体，极向场控制等离子体的位置和形状，中心螺管也产生垂直场，形成环向高电压，激发等离子体，同时加热等离子体，也起到控制等离子体的作用。 几十年来，人们一直在研究和改进磁场的形态和性质，以达到长时间的等离子体的稳定约束；还要解决等离子体的加热方法和手段，以达到聚变所要求的温度；在此基础上，还要解决维持运转所耗费的能量大於输出能量的问题。每一次等离子体放电时间的延长，人们都为之兴奋；每一次温度的提高，人们都为之欢呼；每一次输出能量的提高，都意味著我们离聚变能的应用更近了一步。尽管取得了很大进步，但障碍还是没有克服。到目前为止，托卡马克装置都是脉冲式的，等离子体约束时间很短，大多以毫秒计算，个别可达到分钟级，还没有一台托卡马克装置实现长时间的稳态运行，而且在能量输出上也没有做到不赔本运转。 为了维持强大的约束磁场，电流的强度非常大，时间长了，线圈就要发热。从这个角度来说，常规托卡马克装置不可能长时间运转。为了解决这个问题，人们把最新的超导技术引入到托卡马克装置中，也许这是解决托卡马克稳态运转的有效手段之一。目前，法国、日本、俄罗斯和中国共有4个超导的托卡马克装置在运行，它们都只有纵向场线圈采用超导技术，属於部分超导。其中法国的超导托卡马克Tore-Supra体积较大，它是世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置，在放电时间长达120秒的条件下，等离子体温度为2000万度，中心粒子密度每立方米1.5×1019个。中国和韩国正在建造全超导的托卡马克装置，目标是实现托卡马克更长时间的稳态运行。 50年来，全世界共建造了上百个托卡马克装置，在改善磁场约束和等离子体加热上下足了功夫。在上世纪70年代，人们对约束磁场研究有了重大进展，透过改变约束磁场的分布和位形，解决了等离子体粒子的侧向漂移问题。世界范围内掀起了托卡马克的研究热潮。美国、欧洲、日本、苏联建造了四个大型托卡马克，即美国1982年在普林斯顿大学建成的托卡马克聚变实验反应堆（TFTR），欧洲1983年6月在英国建成更大装置的欧洲联合环（JET），日本1985年建成的JT-60，苏联1982年建成超导磁体的T-15，它们后来在磁约束聚变研究中做出了决定性的贡献。特别是欧洲的JET已经实现了氘、氚的聚变反应。1991年11月，JET将含有14%的氚和86%的氘混合燃料加热到了摄氏3亿度，聚变能量约束时间达2秒。反应持续1分钟，产生了1018个聚变反应中子，聚变反应输出功率约1.8兆瓦。1997年9月22日创造了核聚变输出功率12.9兆瓦的新记录。这一输出功率已达到当时输入功率的60%。不久输出功率又提高到16.1兆瓦。在托卡马克上最高输出与输入功率比已达1.25。 中国的核聚变研究也有较快的发展，西南物理研究院1984年建成中国环流器一号（HL-1），1995年建成中国环流器新一号。中国科学院等离子体物理研究所1995年建成超导装置HT-7。HT-7是前苏联无偿赠送给中国的一套纵向超导的托卡马克实验装置，经等离子体物理研究所的不断改进，它已成为一个宠大的实验系统。它包括HT-7超导托卡马克装置本体、大型超高真空系统、大型计算机控制和资料采集处理系统、大型高功率脉冲电源及其回路系统、全国规模最大的低温氦制冷系统、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热系统以及数十种复杂的诊断测量系统。在十几次实验中，取得若干具有国际影响的重大科研成果。特别是在2003年3月31日，实验取得了重大突破，获得超过1分钟的等离子体放电，这是继法国之后第二个能产生分钟量级高温等离子体放电的托卡马克装置。在HT-7的基础上，等离子体物理研究所研制和设计了全超导托卡马克装置HT-7U（后来名字更改为EAST，Experimental Advanced Superconcting Tokamak），目前正在组装阶段，预计2005年建成。 EAST或者称“实验型先进超导托卡马克”，是一台全超导托卡马克装置，受到国际同行的瞩目。国际专家普遍认为，EAST可能将成为世界上第一个可实现稳态运行、具有全超导磁体和主动冷却第一壁结构的托卡马克。该装置有真正意义的全超导和非圆截面特性，更有利於科学家探索等离子体稳态先进运行模式，其工程建设和物理研究将为“国际热核聚变实验堆”（ITER）的建设提供直接经验和基础。 为了达到聚变所要求的条件，托卡马克已经变为一个高度复杂的装置，十八般武艺全用上了，其中有超大电流、超强磁场、超高温、超低温等极限环境，对工艺和材料也提出了极高的要求，从堆芯上亿度的高温到线圈中零下269度的低温，就可见一斑。 合作之路 从上个世纪50年代初，美国和苏联分别开始秘密地研究可控的核聚变，因为核聚变反应堆不仅可以获取用之不绝的能源，还可以用作稳定的中子源，例如可用来生产核裂变原料。但理论研究和实验技术上遇到一个又一个难以逾越的障碍，不久独立进行研究的各国就认识到这件事并不容易，只有开展广泛的国际合作才是加速实现核聚变能利用的可行之路。随后逐渐相互公开研究资料和进展，开始了合作之路。即使在冷战时期，其他核技术都是相互保密的，惟独热核聚变技术是相互公开的。 1985年，美国总统裏根和苏联总统戈巴契夫，在一次首脑会议上倡议开展一个核聚变研究的国际合作计划，要求“在核聚变能方面进行最广泛的、切实可行的国际合作”。戈巴契夫、裏根和法国总统密特朗后来又进行了几次高层会晤，支援在国际原子能机构主持下，进行国际热核实验反应堆，即ITER的概念设计和辅助研究开发方面的合作。 1987年春，国际原子能机构总干事邀请欧共体、日本、美国和加拿大、苏联的代表在维也纳开会，讨论加强核聚变研究的国际合作问题，并达成协定，四方合作设计建造国际热核实验堆，并由此诞生了第一个国际热核实验堆的概念设计计划。计划将於2010年建成一个实验堆，预期产生热功率1500兆瓦、等离子体电流2400万安培，燃烧时间可达16分钟。 随后，由於苏联的解体，计划受到很大影响，1999年美国的退出使ITER计划雪上加霜。日本和欧共体国家於是成为支援国际磁约束聚变研究计划的主体力量。经过多年的努力，ITER工程设计修改方案也终於在2001年6月圆满完成。 根据计划，首座热核反应炉将於2006年开工，总造价为约40亿欧元。聚变功率至少达到500兆瓦。等离子体的最大半径6米，最小半径2米，等离子体电流1500万安培，约束时间至少维持400秒。未来发展计划包括一座原型聚变堆在2025年前投入运行，一座示范聚变堆在2040年前投入运行。 2003年2月18日，美国宣布重新加入这一大型国际计划，中国也於前一个月正式加入该项计划的前期谈判。19日，国际热核实验反应堆计划参与各方在俄罗斯圣彼得堡决定，将於2013年前在日本、西班牙、法国和加拿大四国中的一个国家中建成世界上第一座热核反应炉。 2003年12月20日在华盛顿召开的一次非常热闹的会议上出现了两军对垒的形势：欧盟、中国和俄罗斯主张把反应堆建在法国的卡达拉齐，而美国、南朝鲜和日本则主张建在日本的六所村。因为没有选择加拿大作为反应堆候选国，加拿大政府随后宣布，由於缺乏资金退出该专案。 ITER的相关会议确定，反应堆所在国出资48%，其他国家各出资10%。目前各项细节谈判正在紧锣密鼓地进行之中，反应堆建在哪里还没有最终确定。 尽管ITER计划采用了最先进的设计，综合了以往的经验和成果，比如采用全超导技术，但它的确还面临重重挑战。即使它能如期在2013年如期建成，这个10层楼高的庞大机器能否达到预期目标也还是个未知数。诸如探索新的加热方式与机制为实现聚变点火，改善等离子体的约束性能，反常输运与涨落现象研究等前沿课题，偏滤器的排灰、大破裂的防御、密度极限、长脉冲H-模的维持、中心区杂质积累等工程技术难关还有待於各国科技工作者群力攻关。即使对ITER的科学研究真的成功了，聚变发电站至少还要30～50年以后才能实现。 尽管如此，我们还是看到了人造太阳露出的晨曦。

3、德国造世界上最大＂人造太阳＂是为什么？

据德国国家航空航天研究中心（DLR）消息，由149盏短弧氙气灯组成的Synlight系统已经于3月23日正式启动测试。这堵近14米高、16米宽的“灯墙”，灯光投射到20x20厘米的聚焦平面上，产生的辐射强度是太阳光照射同等面积的1万倍，温度最高可达3000摄氏度，大约是高炉温度的2到3倍，功率达350千瓦。

研究人员表示，极高的温度是使用太阳能生产氢燃料过程中的必要条件。搭建Synlight系统的目的，是为了探索开发出利用太阳光生产氢气的最佳装置。这个“人造太阳”可以制造出水蒸气，而水可以被分解成氢气和氧气。氢气可以被制成不含二氧化碳的清洁能源，为汽车、飞机等提供动力。

氢气是清洁能源领域的明日之星。由于其无污染、可再生、能量密度高、方便储存和运输的特点，氢气被视为最理想的清洁能源之一。尽管在宇宙中氢是最丰富的元素，但自然氢的存在十分稀少。因此，科学界一直在探索利用更干净的原料来人工制氢。目前常见的人工制氢方法包括采用矿物燃料制氢、电解水制氢等，电解水制氢尽管过程简便，造价却十分高昂。

利用太阳能制氢是另一条未来发展方向。DLR公告称，Synlight系统可以推进利用太阳能生产化学原料、减少碳排放等方面的研究。受天气、纬度、地形等影响，太阳能在中欧地区通常被视为“不规律”的能源。因此，“人造太阳”成为了更现实的选择。

DLR研究所太阳能研究所的科学家已经于几年前在实验室内成功使用太阳能生产氢，Synlight系统的目标是扩大这一生产的范围，使其有利于工业应用。

DLR太阳能研究所主任伯纳德·霍夫施密特（Bernard Hoffschmidt）表示，Synlight系统旨在将小型实验室的实验提升到一个新的水平，一旦用350千瓦人造光来制氢的技术成熟化，这一过程可以10倍放大，达到发电厂的技术水平。如果资金充足，这个目标有望10年内实现。

但是该研究中心的最终目的还是实现利用自然光制氢。据《卫报》报道，目前Synlight系统的使用花费巨大——运作四小时所消耗的电力相当于一个四口之家一年的消耗量。研究人员希望这一模拟器能够为太阳能燃料制造带来更快的进展。

4、人造太阳

50多年来的热核聚变研究一直围绕著一个主题，就是要实现可控的核聚变反应，造出一个人造太阳，一劳永逸地解决人类的能源之需。 地球上的化石燃料已经所剩无几，人类如何找到理想的替代能源？50多年来的热核聚变研究一直围绕著一个主题，那就是要实现可控的核聚变反应，造出一个人造太阳，一劳永逸地解决人类发展的能源之需。国际热核聚变试验堆的即将启动为人类实现这个梦想带来了曙光。再用50年，人们能看到人造太阳吗？ 万物生长靠太阳，人类生存自然也离不开太阳。我们生火煮饭的柴草来自太阳，水力发电来自太阳，汽车裏燃烧的汽油来自太阳……实际上，迄今为止，除了核能以外，我们使用的所有能源几乎都来自太阳。太阳像所有的恒星一样进行著简单的热核聚变，向外无休止地辐射著能量。 我们现今所使用的能源，有些直接来自太阳，有些是太阳能转化的能源，像水能、风能、生物能，有些是早期由太阳能转化来的一直储存在地球上的能源，像煤炭、石油这样的化石燃料。人类社会发展到今天，仅靠太阳给予的可用能源已经不够用了。人类能源消耗快速增加，水能的开发几近到达极限，风能、太阳能无法形成规模。我们今天使用的主要能源是化石燃料，再有100多年即将用尽。人们还抱怨化石燃料对大气造成了污染，增加了温室气体。要知道它们是太阳和地球用了上亿年才形成的，但只够人类使用三四百年，而且它们是不可再生的。另外，煤炭、石油等是人类重要的自然资源，作为燃料烧掉是非常可惜的。人们无不担心，煤和石油烧完了，而其他能源又接替不上该怎么办？能源危机开始困扰著人类，人们一直在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。 造一个太阳 细心的人会发现，在元素周期表中，虽然元素是由质子和中子成对增加依次构成的，但是原子的重量却不是按质子和中子的增加而等量增加的。在较轻的原子中，质子和中子的重量偏重，如果两个轻的原子合成一个重原子，两个轻原子的原子量之和往往重於合成的重原子。同样，在较重的原子中，质子和中子的重量也偏重，一个重原子分裂为两个轻原子，重原子的原子量一般重於两个轻原子之和。只是在铁元素附近的原子中，质子和中子的重量偏轻。由此可见，在原子核反应中，质量是不守恒的，即出现了所谓的质量亏损。这些质量到哪里去了呢？按照爱因斯坦的质能关系公式E=mc2，亏损的质量转换为能量，由於c2是个巨大的系数，很小的质量就可释放出巨大的能量。科学家正是基於这一点，利用重金属的核裂变制造出了原子弹，利用轻元素的核聚变制造出了氢弹。 原子弹和氢弹的巨大威力令人惧怕，同时也让人们兴奋，因为原子中蕴藏的能量太大了，能否利用这种能源是人们自然想到的问题。原子弹和氢弹中的巨大能量是在瞬间释放出来的，而要作为常规能源使用，就必须实现可控制的核裂变和核聚变。对於核裂变来说，控制起来相对比较容易，裂变核电站早已经实现商业运行。但能用来产生核裂变的铀235等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生长寿命的放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。 对人们来说，最具诱惑力的自然是核聚变，它的单位质量产生的能量比核裂变还要大几倍。实际上，宇宙中最常见的就是氢元素的聚变反应，所有的恒星几乎都在燃烧著氢，因为氢是宇宙中最丰富的元素。氢的聚变反映在太阳上（还有少量其他核聚变）已经持续了近50亿年，至少还可以再燃烧50亿年。氢在地球上也是非常丰富的，每个水分子中都有2个氢原子，但最容易实现的聚变反应是氢的同位素—氘与氚的聚变（氢弹就是这种形式的聚变）。氘和氚发生聚变后，2个原子核结合成1个氦原子核，并放出1个中子和17.6兆电子伏特能量。就氘来说，它是海水中重水（水分子为H2O，重水为D2O，只占海水中的一小部分）的组成元素，海水中大约每6500个氢原子中有1个氘原子。每升水约含30毫克氘（产生的聚变能量相当於300升汽油），其储量就多达40万亿吨。一座1000兆瓦的核聚变电站，每年耗氘量只需304公斤，海水中的氘足够人类使用上百亿年，这就比太阳的寿命还要长了，更不要说再使用氢了。另外，除氚具有放射性危险之外，氘-氚聚变反应不产生长寿命的强放射性核废料，其少量放射性废料也很快失去放射性。氘-氘反应没有任何放射性。可以说氢及其同位素的聚变反应是一种高效清洁的能源，而且真正是用之不绝。既然恒星上都在进行著这样的核聚变，地球上也不缺这种核聚变的原料，只要实现可控的核聚变，就可以造出一个供人们永久使用的“太阳”。实际上，自从人们揭开太阳燃烧的秘密以来，就一直希望模仿太阳在地球上实现核聚变从而为人类提供无尽的能源。尽管50多年过去了，人们只见到了氢弹的爆炸，而没有看到一座核聚变发电站的出现，但它诱人的前景依然是人们心中一个割舍不去的梦。 比想像的要难 在太阳上由於引力巨大，氢的聚变可以自然地发生，但在地球上的自然条件下却无法实现自发的持续核聚变。在氢弹中，爆发是在瞬间发生并完成的，可以用一个原子弹提供高温和高压，引发核聚变，但在反应堆裏，不宜采用这种方式，否则反应会难以控制。 根据核聚变发生的机理，要实现可控制的核聚变实际上比造个太阳要难多了。我们知道，所有原子核都带正电，两个原子核要聚到一起，必须克服静电斥力。两个核之间靠得越近，静电产生的斥力就越大，只有当它们之间互相接近的距离达到大约万亿分之三毫米时，核力（强作用力）才会伸出强有力的手，把它们拉到一起，从而放出巨大的能量。要使它们联起手来并不难，难的是既要让它们有拉手的机会又不能让他们过於频繁地拉手。要使它们有机会拉手，就要使粒子间有足够的高速碰撞的机会，这可以增加原子核的密度和运动速度。但增加原子核的密度是有限制的，否则一旦反应加速，自身放出的能量会使反应瞬间爆发。据计算，在维持一定的密度下，粒子的温度要达到1～2亿度才行，这要比太阳上的温度（中心温度1500万度，表面也有6000度）还要高许多。但这样高的温度拿什么容器来装它们呢？ 这个问题并没有难倒科学家，20世纪50年代初，苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出磁约束的概念。苏联库尔恰托夫原子能研究所的阿奇莫维奇按照这样的思路，不断进行研究和改进，於1954年建成了第一个磁约束装置。他将这一形如面包圈的环形容器命名为托卡马克（tokamak）。托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写，又称环流器。这是一个由封闭磁场组成的“容器”，像一个中空的面包圈，可用来约束电离了的等离子体。我们知道，一般物质到达10万度时，原子中的电子就脱离了原子核的束缚，形成等离子体。等离子体是由带正电的原子核和带负电的电子组成的气体，整体是电中性的。在磁场中，它们的每个粒子都是显电性的，带电粒子会沿磁力线做螺旋式运动，所以等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中。这种环形的磁场又叫磁瓶或磁笼，看不见，摸不著，也不接触有形的物体，因而也就不怕什么高温了，它可以把炙热的等离子体托举在空中。 人们本来设想，有了“面包炉”，只需把氘、氚放入炉内加火烤制，把握好火候，能量就应该流出来。其实不然，人们接著遇到的麻烦是，在加热等离子体的过程中能量耗散严重，温度越高，耗散越大。一方面，高温下粒子的碰撞使等离子体的粒子会一步一步地横越磁力线，携带能量逃逸；另一方面，高温下的电磁辐射也要带走能量。这样，要想把氘、氚等离子体加热到所需的温度，不是件容易的事。另外，磁场和等离子体之间的边界会逐渐模糊，等离子体会从磁笼裏钻出去，而且当约束等离子体的磁场一旦出现变形，就会变得极不稳定，造成磁笼断开或等离子体碰到聚变反应室的内壁上。 步步逼近 托卡马克中等离子体的束缚是靠纵场（环向场）线圈，产生环向磁场，约束等离子体，极向场控制等离子体的位置和形状，中心螺管也产生垂直场，形成环向高电压，激发等离子体，同时加热等离子体，也起到控制等离子体的作用。 几十年来，人们一直在研究和改进磁场的形态和性质，以达到长时间的等离子体的稳定约束；还要解决等离子体的加热方法和手段，以达到聚变所要求的温度；在此基础上，还要解决维持运转所耗费的能量大於输出能量的问题。每一次等离子体放电时间的延长，人们都为之兴奋；每一次温度的提高，人们都为之欢呼；每一次输出能量的提高，都意味著我们离聚变能的应用更近了一步。尽管取得了很大进步，但障碍还是没有克服。到目前为止，托卡马克装置都是脉冲式的，等离子体约束时间很短，大多以毫秒计算，个别可达到分钟级，还没有一台托卡马克装置实现长时间的稳态运行，而且在能量输出上也没有做到不赔本运转。 为了维持强大的约束磁场，电流的强度非常大，时间长了，线圈就要发热。从这个角度来说，常规托卡马克装置不可能长时间运转。为了解决这个问题，人们把最新的超导技术引入到托卡马克装置中，也许这是解决托卡马克稳态运转的有效手段之一。目前，法国、日本、俄罗斯和中国共有4个超导的托卡马克装置在运行，它们都只有纵向场线圈采用超导技术，属於部分超导。其中法国的超导托卡马克Tore-Supra体积较大，它是世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置，在放电时间长达120秒的条件下，等离子体温度为2000万度，中心粒子密度每立方米1.5×1019个。中国和韩国正在建造全超导的托卡马克装置，目标是实现托卡马克更长时间的稳态运行。 50年来，全世界共建造了上百个托卡马克装置，在改善磁场约束和等离子体加热上下足了功夫。在上世纪70年代，人们对约束磁场研究有了重大进展，透过改变约束磁场的分布和位形，解决了等离子体粒子的侧向漂移问题。世界范围内掀起了托卡马克的研究热潮。美国、欧洲、日本、苏联建造了四个大型托卡马克，即美国1982年在普林斯顿大学建成的托卡马克聚变实验反应堆（TFTR），欧洲1983年6月在英国建成更大装置的欧洲联合环（JET），日本1985年建成的JT-60，苏联1982年建成超导磁体的T-15，它们后来在磁约束聚变研究中做出了决定性的贡献。特别是欧洲的JET已经实现了氘、氚的聚变反应。1991年11月，JET将含有14%的氚和86%的氘混合燃料加热到了摄氏3亿度，聚变能量约束时间达2秒。反应持续1分钟，产生了1018个聚变反应中子，聚变反应输出功率约1.8兆瓦。1997年9月22日创造了核聚变输出功率12.9兆瓦的新记录。这一输出功率已达到当时输入功率的60%。不久输出功率又提高到16.1兆瓦。在托卡马克上最高输出与输入功率比已达1.25。 中国的核聚变研究也有较快的发展，西南物理研究院1984年建成中国环流器一号（HL-1），1995年建成中国环流器新一号。中国科学院等离子体物理研究所1995年建成超导装置HT-7。HT-7是前苏联无偿赠送给中国的一套纵向超导的托卡马克实验装置，经等离子体物理研究所的不断改进，它已成为一个宠大的实验系统。它包括HT-7超导托卡马克装置本体、大型超高真空系统、大型计算机控制和资料采集处理系统、大型高功率脉冲电源及其回路系统、全国规模最大的低温氦制冷系统、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热系统以及数十种复杂的诊断测量系统。在十几次实验中，取得若干具有国际影响的重大科研成果。特别是在2003年3月31日，实验取得了重大突破，获得超过1分钟的等离子体放电，这是继法国之后第二个能产生分钟量级高温等离子体放电的托卡马克装置。在HT-7的基础上，等离子体物理研究所研制和设计了全超导托卡马克装置HT-7U（后来名字更改为EAST，Experimental Advanced Superconcting Tokamak），目前正在组装阶段，预计2005年建成。 EAST或者称“实验型先进超导托卡马克”，是一台全超导托卡马克装置，受到国际同行的瞩目。国际专家普遍认为，EAST可能将成为世界上第一个可实现稳态运行、具有全超导磁体和主动冷却第一壁结构的托卡马克。该装置有真正意义的全超导和非圆截面特性，更有利於科学家探索等离子体稳态先进运行模式，其工程建设和物理研究将为“国际热核聚变实验堆”（ITER）的建设提供直接经验和基础。 为了达到聚变所要求的条件，托卡马克已经变为一个高度复杂的装置，十八般武艺全用上了，其中有超大电流、超强磁场、超高温、超低温等极限环境，对工艺和材料也提出了极高的要求，从堆芯上亿度的高温到线圈中零下269度的低温，就可见一斑。 合作之路 从上个世纪50年代初，美国和苏联分别开始秘密地研究可控的核聚变，因为核聚变反应堆不仅可以获取用之不绝的能源，还可以用作稳定的中子源，例如可用来生产核裂变原料。但理论研究和实验技术上遇到一个又一个难以逾越的障碍，不久独立进行研究的各国就认识到这件事并不容易，只有开展广泛的国际合作才是加速实现核聚变能利用的可行之路。随后逐渐相互公开研究资料和进展，开始了合作之路。即使在冷战时期，其他核技术都是相互保密的，惟独热核聚变技术是相互公开的。 1985年，美国总统裏根和苏联总统戈巴契夫，在一次首脑会议上倡议开展一个核聚变研究的国际合作计划，要求“在核聚变能方面进行最广泛的、切实可行的国际合作”。戈巴契夫、裏根和法国总统密特朗后来又进行了几次高层会晤，支援在国际原子能机构主持下，进行国际热核实验反应堆，即ITER的概念设计和辅助研究开发方面的合作。 1987年春，国际原子能机构总干事邀请欧共体、日本、美国和加拿大、苏联的代表在维也纳开会，讨论加强核聚变研究的国际合作问题，并达成协定，四方合作设计建造国际热核实验堆，并由此诞生了第一个国际热核实验堆的概念设计计划。计划将於2010年建成一个实验堆，预期产生热功率1500兆瓦、等离子体电流2400万安培，燃烧时间可达16分钟。 随后，由於苏联的解体，计划受到很大影响，1999年美国的退出使ITER计划雪上加霜。日本和欧共体国家於是成为支援国际磁约束聚变研究计划的主体力量。经过多年的努力，ITER工程设计修改方案也终於在2001年6月圆满完成。 根据计划，首座热核反应炉将於2006年开工，总造价为约40亿欧元。聚变功率至少达到500兆瓦。等离子体的最大半径6米，最小半径2米，等离子体电流1500万安培，约束时间至少维持400秒。未来发展计划包括一座原型聚变堆在2025年前投入运行，一座示范聚变堆在2040年前投入运行。 2003年2月18日，美国宣布重新加入这一大型国际计划，中国也於前一个月正式加入该项计划的前期谈判。19日，国际热核实验反应堆计划参与各方在俄罗斯圣彼得堡决定，将於2013年前在日本、西班牙、法国和加拿大四国中的一个国家中建成世界上第一座热核反应炉。 2003年12月20日在华盛顿召开的一次非常热闹的会议上出现了两军对垒的形势：欧盟、中国和俄罗斯主张把反应堆建在法国的卡达拉齐，而美国、南朝鲜和日本则主张建在日本的六所村。因为没有选择加拿大作为反应堆候选国，加拿大政府随后宣布，由於缺乏资金退出该专案。 ITER的相关会议确定，反应堆所在国出资48%，其他国家各出资10%。目前各项细节谈判正在紧锣密鼓地进行之中，反应堆建在哪里还没有最终确定。 尽管ITER计划采用了最先进的设计，综合了以往的经验和成果，比如采用全超导技术，但它的确还面临重重挑战。即使它能如期在2013年如期建成，这个10层楼高的庞大机器能否达到预期目标也还是个未知数。诸如探索新的加热方式与机制为实现聚变点火，改善等离子体的约束性能，反常输运与涨落现象研究等前沿课题，偏滤器的排灰、大破裂的防御、密度极限、长脉冲H-模的维持、中心区杂质积累等工程技术难关还有待於各国科技工作者群力攻关。即使对ITER的科学研究真的成功了，聚变发电站至少还要30～50年以后才能实现。 尽管如此，我们还是看到了人造太阳露出的晨曦。

5、中科院的人造太阳到什么时候才有效果？

几乎完美的能源 人造太阳：难度超乎想象进入3月，全球数千名从事核聚变研究的物理学家都在等待一份来自安徽合肥的实验报告。他们希望中国同行带来好消息，从而增强他们在不久的将来投入ITER(国际热核实验反应堆)建设的信心。 这个实验，是对一个类似ITER核心装置的大型设备进行联合调试，以确定其是否能正常运转。在实验所在地中国科学院等离子体物理研究所，它被称为“先进超导托卡马克实验装置(英文缩写为EAST)”。 50年来，在地球上模拟太阳内部的核聚变反应，并把产生的惊人能量稳定地输送到电站，一直是人类未能实现的梦想。但一些物理学家相信，这一天肯定会来临。他们希望通过ITER计划向持怀疑态度的政治家和科学家证明，核聚变是一种可行的能源来源。 正因为如此，EAST实验似乎“根本承担不起失败”，这让聚集在合肥的100名核聚变专家和工程技术人员深感压力。 几乎完美的能源 核聚变是能源危机的终结者吗？一些物理学家对此坚信不疑。 3月2日，一位负责给EAST降温的工程师就认为，聚变能是今后能够大规模甚至一劳永逸地解决人类能源问题的惟一途径。 “站在悬崖的边缘，我们只能再造一个‘太阳’，别无选择。”他说。 100年前，爱因斯坦预见了在原子核中蕴藏着巨大的能量。依据他提出的质能方程E＝mc2，核聚变的原理看上去极其简单：两个轻核在一定条件下聚合成一个较重核，但反应后质量有一定亏损，将释放出巨大的能量。 1939年，美国物理学家贝特证实，一个氘原子核和一个氚原子核碰撞，结合成一个氦原子核，并释放出一个中子和17.6兆电子伏特的能量。这个发现揭示了太阳“燃烧”的奥秘。 实际上，太阳上的聚变反应已经持续了50亿年。在宇宙中的其他恒星上，也几乎都在燃烧着氢的同位素———氘和氚。 而氘在自然界中几乎“取之不尽”。科学家初步估计，地球上的海水中蕴藏了大约40万亿吨氘。从1升海水里提取的氘，在完全的聚变反应中所释放的能量，相当于燃烧300升汽油。如果把自然界中的氘用于聚变反应，释放的能量足够人类使用100亿年。 在实验室中，聚变反应的优点被不断发现——它产生的能量是核裂变的7倍，反应产物是无放射性污染的氦。更完美的是，未来的聚变电站会始终处于次临界安全运行状态，一旦出现意外，反应会自动停止，不会发生像三哩岛和切尔诺贝利那样的核泄漏事故。 1952年美国试爆了第一颗氢弹，促使科学家考虑如何控制核聚变反应在瞬间爆发的毁灭性能量，“人造太阳”之梦由此而始。 此后，石油、煤炭等化石能源日益枯竭，能源危机和温室效应步步逼近，获取新型能源已经变得十分迫切。虽然风能、水能、太阳能等可再生能源不断地被开发利用，但很难想象，它们能够完全替代传统能源。 超乎想象的难度 接下来的50年里，再造“太阳”的难度超出了所有科学家的预计。 马里兰大学的物理学家William Dorland在接受《自然》杂志采访时感叹，核聚变之所以进展缓慢，是因为“我们对等离子体的不稳定性和紊乱性知之甚少”。 由于存在巨大的引力场，在太阳核心1500万摄氏度、表面6000摄氏度的条件下均可轻松进行聚变反应。如果不需要控制能量输出，在地面制造核聚变也不是棘手的难题：氢弹就是把原子弹当“火柴”，来“点燃煤球”。 但要实现可控，过程则极为艰难。 科学家首先要把反应燃料加热到10万摄氏度，成为等离子体，即电子获得一定的能量摆脱原子核的束缚，原子核能够完全裸露出来，为碰撞做准备。然后他们要把这些等离子体继续加热到上亿度，使原子核拥有足够的动能克服库仑斥力，聚合在一起。 为了避免在瞬间产生巨大的能量，等离子体的密度必须维持在合适的水平。 做到了这一步，还没有真正实现可控。这些上亿度的等离子体，还必须在足够长的时间里“老实地呆在容器里”，使聚变反应稳定持续地进行，“不能以每秒超过1000公里的速度乱跑，也不能碰到容器的内壁”。 一个难题是，用什么来装1亿度高温的等离子体？ 前苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出磁约束的概念，期望用“无形的河床来约束河水”———环行磁场。在磁场中，带正电的原子核会沿着磁力线做螺旋式运动。此外，高功率的激光束也被用来充当“魔瓶”。 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。

6、报载中国建成全球首个人造太阳，有无更多详情 ？

50多年来的热核聚变研究一直围绕著一个主题，就是要实现可控的核聚变反应，造出一个人造太阳，一劳永逸地解决人类的能源之需。 地球上的化石燃料已经所剩无几，人类如何找到理想的替代能源？50多年来的热核聚变研究一直围绕著一个主题，那就是要实现可控的核聚变反应，造出一个人造太阳，一劳永逸地解决人类发展的能源之需。国际热核聚变试验堆的即将启动为人类实现这个梦想带来了曙光。再用50年，人们能看到人造太阳吗？ 万物生长靠太阳，人类生存自然也离不开太阳。我们生火煮饭的柴草来自太阳，水力发电来自太阳，汽车裏燃烧的汽油来自太阳……实际上，迄今为止，除了核能以外，我们使用的所有能源几乎都来自太阳。太阳像所有的恒星一样进行著简单的热核聚变，向外无休止地辐射著能量。 我们现今所使用的能源，有些直接来自太阳，有些是太阳能转化的能源，像水能、风能、生物能，有些是早期由太阳能转化来的一直储存在地球上的能源，像煤炭、石油这样的化石燃料。人类社会发展到今天，仅靠太阳给予的可用能源已经不够用了。人类能源消耗快速增加，水能的开发几近到达极限，风能、太阳能无法形成规模。我们今天使用的主要能源是化石燃料，再有100多年即将用尽。人们还抱怨化石燃料对大气造成了污染，增加了温室气体。要知道它们是太阳和地球用了上亿年才形成的，但只够人类使用三四百年，而且它们是不可再生的。另外，煤炭、石油等是人类重要的自然资源，作为燃料烧掉是非常可惜的。人们无不担心，煤和石油烧完了，而其他能源又接替不上该怎么办？能源危机开始困扰著人类，人们一直在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。 造一个太阳 细心的人会发现，在元素周期表中，虽然元素是由质子和中子成对增加依次构成的，但是原子的重量却不是按质子和中子的增加而等量增加的。在较轻的原子中，质子和中子的重量偏重，如果两个轻的原子合成一个重原子，两个轻原子的原子量之和往往重於合成的重原子。同样，在较重的原子中，质子和中子的重量也偏重，一个重原子分裂为两个轻原子，重原子的原子量一般重於两个轻原子之和。只是在铁元素附近的原子中，质子和中子的重量偏轻。由此可见，在原子核反应中，质量是不守恒的，即出现了所谓的质量亏损。这些质量到哪里去了呢？按照爱因斯坦的质能关系公式E=mc2，亏损的质量转换为能量，由於c2是个巨大的系数，很小的质量就可释放出巨大的能量。科学家正是基於这一点，利用重金属的核裂变制造出了原子弹，利用轻元素的核聚变制造出了氢弹。 原子弹和氢弹的巨大威力令人惧怕，同时也让人们兴奋，因为原子中蕴藏的能量太大了，能否利用这种能源是人们自然想到的问题。原子弹和氢弹中的巨大能量是在瞬间释放出来的，而要作为常规能源使用，就必须实现可控制的核裂变和核聚变。对於核裂变来说，控制起来相对比较容易，裂变核电站早已经实现商业运行。但能用来产生核裂变的铀235等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生长寿命的放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。 对人们来说，最具诱惑力的自然是核聚变，它的单位质量产生的能量比核裂变还要大几倍。实际上，宇宙中最常见的就是氢元素的聚变反应，所有的恒星几乎都在燃烧著氢，因为氢是宇宙中最丰富的元素。氢的聚变反映在太阳上（还有少量其他核聚变）已经持续了近50亿年，至少还可以再燃烧50亿年。氢在地球上也是非常丰富的，每个水分子中都有2个氢原子，但最容易实现的聚变反应是氢的同位素—氘与氚的聚变（氢弹就是这种形式的聚变）。氘和氚发生聚变后，2个原子核结合成1个氦原子核，并放出1个中子和17.6兆电子伏特能量。就氘来说，它是海水中重水（水分子为H2O，重水为D2O，只占海水中的一小部分）的组成元素，海水中大约每6500个氢原子中有1个氘原子。每升水约含30毫克氘（产生的聚变能量相当於300升汽油），其储量就多达40万亿吨。一座1000兆瓦的核聚变电站，每年耗氘量只需304公斤，海水中的氘足够人类使用上百亿年，这就比太阳的寿命还要长了，更不要说再使用氢了。另外，除氚具有放射性危险之外，氘-氚聚变反应不产生长寿命的强放射性核废料，其少量放射性废料也很快失去放射性。氘-氘反应没有任何放射性。可以说氢及其同位素的聚变反应是一种高效清洁的能源，而且真正是用之不绝。既然恒星上都在进行著这样的核聚变，地球上也不缺这种核聚变的原料，只要实现可控的核聚变，就可以造出一个供人们永久使用的“太阳”。实际上，自从人们揭开太阳燃烧的秘密以来，就一直希望模仿太阳在地球上实现核聚变从而为人类提供无尽的能源。尽管50多年过去了，人们只见到了氢弹的爆炸，而没有看到一座核聚变发电站的出现，但它诱人的前景依然是人们心中一个割舍不去的梦。 比想像的要难 在太阳上由於引力巨大，氢的聚变可以自然地发生，但在地球上的自然条件下却无法实现自发的持续核聚变。在氢弹中，爆发是在瞬间发生并完成的，可以用一个原子弹提供高温和高压，引发核聚变，但在反应堆裏，不宜采用这种方式，否则反应会难以控制。 根据核聚变发生的机理，要实现可控制的核聚变实际上比造个太阳要难多了。我们知道，所有原子核都带正电，两个原子核要聚到一起，必须克服静电斥力。两个核之间靠得越近，静电产生的斥力就越大，只有当它们之间互相接近的距离达到大约万亿分之三毫米时，核力（强作用力）才会伸出强有力的手，把它们拉到一起，从而放出巨大的能量。要使它们联起手来并不难，难的是既要让它们有拉手的机会又不能让他们过於频繁地拉手。要使它们有机会拉手，就要使粒子间有足够的高速碰撞的机会，这可以增加原子核的密度和运动速度。但增加原子核的密度是有限制的，否则一旦反应加速，自身放出的能量会使反应瞬间爆发。据计算，在维持一定的密度下，粒子的温度要达到1～2亿度才行，这要比太阳上的温度（中心温度1500万度，表面也有6000度）还要高许多。但这样高的温度拿什么容器来装它们呢？ 这个问题并没有难倒科学家，20世纪50年代初，苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出磁约束的概念。苏联库尔恰托夫原子能研究所的阿奇莫维奇按照这样的思路，不断进行研究和改进，於1954年建成了第一个磁约束装置。他将这一形如面包圈的环形容器命名为托卡马克（tokamak）。托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写，又称环流器。这是一个由封闭磁场组成的“容器”，像一个中空的面包圈，可用来约束电离了的等离子体。我们知道，一般物质到达10万度时，原子中的电子就脱离了原子核的束缚，形成等离子体。等离子体是由带正电的原子核和带负电的电子组成的气体，整体是电中性的。在磁场中，它们的每个粒子都是显电性的，带电粒子会沿磁力线做螺旋式运动，所以等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中。这种环形的磁场又叫磁瓶或磁笼，看不见，摸不著，也不接触有形的物体，因而也就不怕什么高温了，它可以把炙热的等离子体托举在空中。 人们本来设想，有了“面包炉”，只需把氘、氚放入炉内加火烤制，把握好火候，能量就应该流出来。其实不然，人们接著遇到的麻烦是，在加热等离子体的过程中能量耗散严重，温度越高，耗散越大。一方面，高温下粒子的碰撞使等离子体的粒子会一步一步地横越磁力线，携带能量逃逸；另一方面，高温下的电磁辐射也要带走能量。这样，要想把氘、氚等离子体加热到所需的温度，不是件容易的事。另外，磁场和等离子体之间的边界会逐渐模糊，等离子体会从磁笼裏钻出去，而且当约束等离子体的磁场一旦出现变形，就会变得极不稳定，造成磁笼断开或等离子体碰到聚变反应室的内壁上。 步步逼近 托卡马克中等离子体的束缚是靠纵场（环向场）线圈，产生环向磁场，约束等离子体，极向场控制等离子体的位置和形状，中心螺管也产生垂直场，形成环向高电压，激发等离子体，同时加热等离子体，也起到控制等离子体的作用。 几十年来，人们一直在研究和改进磁场的形态和性质，以达到长时间的等离子体的稳定约束；还要解决等离子体的加热方法和手段，以达到聚变所要求的温度；在此基础上，还要解决维持运转所耗费的能量大於输出能量的问题。每一次等离子体放电时间的延长，人们都为之兴奋；每一次温度的提高，人们都为之欢呼；每一次输出能量的提高，都意味著我们离聚变能的应用更近了一步。尽管取得了很大进步，但障碍还是没有克服。到目前为止，托卡马克装置都是脉冲式的，等离子体约束时间很短，大多以毫秒计算，个别可达到分钟级，还没有一台托卡马克装置实现长时间的稳态运行，而且在能量输出上也没有做到不赔本运转。 为了维持强大的约束磁场，电流的强度非常大，时间长了，线圈就要发热。从这个角度来说，常规托卡马克装置不可能长时间运转。为了解决这个问题，人们把最新的超导技术引入到托卡马克装置中，也许这是解决托卡马克稳态运转的有效手段之一。目前，法国、日本、俄罗斯和中国共有4个超导的托卡马克装置在运行，它们都只有纵向场线圈采用超导技术，属於部分超导。其中法国的超导托卡马克Tore-Supra体积较大，它是世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置，在放电时间长达120秒的条件下，等离子体温度为2000万度，中心粒子密度每立方米1.5×1019个。中国和韩国正在建造全超导的托卡马克装置，目标是实现托卡马克更长时间的稳态运行。 50年来，全世界共建造了上百个托卡马克装置，在改善磁场约束和等离子体加热上下足了功夫。在上世纪70年代，人们对约束磁场研究有了重大进展，透过改变约束磁场的分布和位形，解决了等离子体粒子的侧向漂移问题。世界范围内掀起了托卡马克的研究热潮。美国、欧洲、日本、苏联建造了四个大型托卡马克，即美国1982年在普林斯顿大学建成的托卡马克聚变实验反应堆（TFTR），欧洲1983年6月在英国建成更大装置的欧洲联合环（JET），日本1985年建成的JT-60，苏联1982年建成超导磁体的T-15，它们后来在磁约束聚变研究中做出了决定性的贡献。特别是欧洲的JET已经实现了氘、氚的聚变反应。1991年11月，JET将含有14%的氚和86%的氘混合燃料加热到了摄氏3亿度，聚变能量约束时间达2秒。反应持续1分钟，产生了1018个聚变反应中子，聚变反应输出功率约1.8兆瓦。1997年9月22日创造了核聚变输出功率12.9兆瓦的新记录。这一输出功率已达到当时输入功率的60%。不久输出功率又提高到16.1兆瓦。在托卡马克上最高输出与输入功率比已达1.25。 中国的核聚变研究也有较快的发展，西南物理研究院1984年建成中国环流器一号（HL-1），1995年建成中国环流器新一号。中国科学院等离子体物理研究所1995年建成超导装置HT-7。HT-7是前苏联无偿赠送给中国的一套纵向超导的托卡马克实验装置，经等离子体物理研究所的不断改进，它已成为一个宠大的实验系统。它包括HT-7超导托卡马克装置本体、大型超高真空系统、大型计算机控制和资料采集处理系统、大型高功率脉冲电源及其回路系统、全国规模最大的低温氦制冷系统、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热系统以及数十种复杂的诊断测量系统。在十几次实验中，取得若干具有国际影响的重大科研成果。特别是在2003年3月31日，实验取得了重大突破，获得超过1分钟的等离子体放电，这是继法国之后第二个能产生分钟量级高温等离子体放电的托卡马克装置。在HT-7的基础上，等离子体物理研究所研制和设计了全超导托卡马克装置HT-7U（后来名字更改为EAST，Experimental Advanced Superconcting Tokamak），目前正在组装阶段，预计2005年建成。 EAST或者称“实验型先进超导托卡马克”，是一台全超导托卡马克装置，受到国际同行的瞩目。国际专家普遍认为，EAST可能将成为世界上第一个可实现稳态运行、具有全超导磁体和主动冷却第一壁结构的托卡马克。该装置有真正意义的全超导和非圆截面特性，更有利於科学家探索等离子体稳态先进运行模式，其工程建设和物理研究将为“国际热核聚变实验堆”（ITER）的建设提供直接经验和基础。 为了达到聚变所要求的条件，托卡马克已经变为一个高度复杂的装置，十八般武艺全用上了，其中有超大电流、超强磁场、超高温、超低温等极限环境，对工艺和材料也提出了极高的要求，从堆芯上亿度的高温到线圈中零下269度的低温，就可见一斑。 合作之路 从上个世纪50年代初，美国和苏联分别开始秘密地研究可控的核聚变，因为核聚变反应堆不仅可以获取用之不绝的能源，还可以用作稳定的中子源，例如可用来生产核裂变原料。但理论研究和实验技术上遇到一个又一个难以逾越的障碍，不久独立进行研究的各国就认识到这件事并不容易，只有开展广泛的国际合作才是加速实现核聚变能利用的可行之路。随后逐渐相互公开研究资料和进展，开始了合作之路。即使在冷战时期，其他核技术都是相互保密的，惟独热核聚变技术是相互公开的。 1985年，美国总统裏根和苏联总统戈巴契夫，在一次首脑会议上倡议开展一个核聚变研究的国际合作计划，要求“在核聚变能方面进行最广泛的、切实可行的国际合作”。戈巴契夫、裏根和法国总统密特朗后来又进行了几次高层会晤，支援在国际原子能机构主持下，进行国际热核实验反应堆，即ITER的概念设计和辅助研究开发方面的合作。 1987年春，国际原子能机构总干事邀请欧共体、日本、美国和加拿大、苏联的代表在维也纳开会，讨论加强核聚变研究的国际合作问题，并达成协定，四方合作设计建造国际热核实验堆，并由此诞生了第一个国际热核实验堆的概念设计计划。计划将於2010年建成一个实验堆，预期产生热功率1500兆瓦、等离子体电流2400万安培，燃烧时间可达16分钟。 随后，由於苏联的解体，计划受到很大影响，1999年美国的退出使ITER计划雪上加霜。日本和欧共体国家於是成为支援国际磁约束聚变研究计划的主体力量。经过多年的努力，ITER工程设计修改方案也终於在2001年6月圆满完成。 根据计划，首座热核反应炉将於2006年开工，总造价为约40亿欧元。聚变功率至少达到500兆瓦。等离子体的最大半径6米，最小半径2米，等离子体电流1500万安培，约束时间至少维持400秒。未来发展计划包括一座原型聚变堆在2025年前投入运行，一座示范聚变堆在2040年前投入运行。 2003年2月18日，美国宣布重新加入这一大型国际计划，中国也於前一个月正式加入该项计划的前期谈判。19日，国际热核实验反应堆计划参与各方在俄罗斯圣彼得堡决定，将於2013年前在日本、西班牙、法国和加拿大四国中的一个国家中建成世界上第一座热核反应炉。 2003年12月20日在华盛顿召开的一次非常热闹的会议上出现了两军对垒的形势：欧盟、中国和俄罗斯主张把反应堆建在法国的卡达拉齐，而美国、南朝鲜和日本则主张建在日本的六所村。因为没有选择加拿大作为反应堆候选国，加拿大政府随后宣布，由於缺乏资金退出该专案。 ITER的相关会议确定，反应堆所在国出资48%，其他国家各出资10%。目前各项细节谈判正在紧锣密鼓地进行之中，反应堆建在哪里还没有最终确定。 尽管ITER计划采用了最先进的设计，综合了以往的经验和成果，比如采用全超导技术，但它的确还面临重重挑战。即使它能如期在2013年如期建成，这个10层楼高的庞大机器能否达到预期目标也还是个未知数。诸如探索新的加热方式与机制为实现聚变点火，改善等离子体的约束性能，反常输运与涨落现象研究等前沿课题，偏滤器的排灰、大破裂的防御、密度极限、长脉冲H-模的维持、中心区杂质积累等工程技术难关还有待於各国科技工作者群力攻关。即使对ITER的科学研究真的成功了，聚变发电站至少还要30～50年以后才能实现。 尽管如此，我们还是看到了人造太阳露出的晨曦。 （本文经中科院等离子体所装置总体设计研究室武松涛主任审读）

7、中国人造太阳

还在安徽的实验室〖聚焦创新〗中国“人造太阳”即将放电 -------------------------------------------------------------------------------- 2006-8-24 9:05:10 中国工业报 8月中旬，由中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST(原名HT-7U)核聚变实验装置(又称“人造太阳”)将在安徽合肥中国科学院等离子体物理研究所进行首次正式放电实验。记者了解到，这次放电实验，已引起了国内外科学界的高度关注。实验一旦成功，意味着安徽将成为世界上第一个建成此类核聚变实验装置并能实际运行的地方。 如何解决能源危机 自从第一次石油危机以来，世界各国都在竞相发展节能技术，力图掌握能源命脉，维护国家安全。但是人类目前可利用的能源资源非常有限，主要能源将在未来几十年至100多年的时间内枯竭。据日本权威机构专家测算，按目前世界已探明能源储量和可开采年限计算，石油资源的储量为10195亿桶，可供开采43年，高成本油田可供人类开采240年；天然气埋藏量为144万亿立方米，可开采63年，高成本气田可供开采452年；煤炭埋藏量10316亿吨，可开采231年。同时传统能源还会带来环境问题，如温室气体的增加可引起气候变化等。而世界上已有的核电站，都是利用原子核裂变反应的电站，主要原料铀的储量仅够维持数百年之用，况且核电站有着放射性物质泄漏事故、核燃料埋藏处理等重要隐患。 无奈，科学家将最终解决能源危机的希望，寄托在了受控核聚变的实现和推广身上。核工业西南物理研究院钟学儒高速记者，其原理类似太阳发光发热，即在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚的聚变反应释放出核能。核聚变能源使用的氘、氚可从海水中提取，也不产生室温气体及高放射性核废料，可以像太阳一样，为人类提供一种无限、清洁和安全的能源。据了解，1升海水提取的氘，在全完的聚变反应中释放的能量，相当于燃烧300升汽油释放的能量。 其实，人来早已实现了氘氚核聚变--氢弹爆炸，但那种不可控制的瞬间能量释放只会给人类带来灾难。驯服核能使核聚变在人为控制下发电，是件异常艰难的事，国际间联合攻关势在必行。 钟学儒告诉记者，经过几十年的准备和酝酿，今年5月，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度7方参与的国际热核聚变实验反应堆(ITER)项目正式启动。该计划前期投资约50亿美元，计划用8～10年的时间完成，预计最终总投资将超过100亿美元。其中，欧盟承担50%的费用，其余6方分别承担10%，超出预计总花费10%的费用将用于支付建设过程中由于物价等因素造成的预算超支。此外，参与各方完全平等地享有项目的所有科研成果和知识产权。据悉，这是国际空间站之后，国际间最庞大的科研合作项目之一。 中国任重道远 中国工程院院士彭士禄告诉记者，我国在20世纪50年代中期就开始进行核聚变研究主要由核工业西南物理研究院和中国科学院等离子体物理研究所来进行。 20世纪80年代核工业西南物理研究院就建成了中国环流器一号装置，为我国在国际核聚变研究领域赢得了一席之地；20世纪90年代，该院又建成了中国环流器新一号装置，达到国际上同类型、同规模装置的先进水平，研究成果得到世界核聚变界的关注和肯定。2002年，该院成功建成了中国第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置--中国环流器二号A装置。 中国科学院等离子体物理研究所万元熙透露，科学院等离子所于1994年底建成中国的一台全超导托卡马克装置HU-7U后被命名为EAST，从2003年开始，EAST开始进入总装。据介绍，该所耗资1.65亿元人民币的全超导托卡马克研究计划为，建成一个以具有非圆小截面的全超导托卡马克为核心的核聚变实验系统，并在其上实现近堆芯高参数，长脉冲和稳态运行。 万元熙认为，我国进行的与未来聚变堆相关的工程和物理问题的探索性实验研究，将为未来稳态、安全、高效先进聚变堆的物理和工程技术基础做出重要贡献，从而使中国在开发清洁而又无限的核聚变能的研究领域进入国际先进水平，做出更大贡献。他说，成功设计和建造EAST的经验构成了中国参加ITER的重要基础，同时EAST的成功建造和运行将为中国磁约束核聚变研究的下一步计划奠定坚实的物理、工程技术和人才队伍基础。 不过,跟踪国际聚变能科技动态40余年时间的西南物理研究院科技委主任严建成坦承:“目前，英国、美国、日本等少数几个国家的大型装置，已经在秒量级(几秒钟之内)下达到了亿度温度。中国和国际最先进的水平还有差距。” 严建成透露，中国将在ITER装置建设期间，提供总造价10%、也就是40多亿元人民币的核部件，并承担了两大核心技术的攻关任务：中子屏蔽技术、超导技术。前者是聚变反应中避免污染环境的关键技术，后者则将提供反应所需的强磁场。“预计本世纪中叶，聚变核电站就将步入商用阶段。我国三大动力等转北制造巨头有着开发新产业的良机。” __________________________________ 中国"人造太阳"下月放电 如获成功将成世界之最 合肥消息 8月15日前后，俗称“人造太阳”的全超导托卡马克EAST核聚变实验装置将在合肥科学岛上进行首次等离子体放电实验。这意味着这一装置进入正式运行阶段。 科学岛上的“人造太阳”，是中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST核聚变实验装置。 其运行原理就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过类似变压器的原理使其产生等离子体，然后提高其密度、温度使其发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。在未来的核聚变电站中，反应产生的能量可以通过能量输出转换装置供人类使用。据了解，1升海水提取的氘，在完全的聚变反应中释放的能量，相当于燃烧300升汽油释放的热能。 首次放电实验，已引起国内外科学界的高度关注，而放电过程是否具有危险性更为世人所牵挂。据参与这一工作的科研人员解释，核聚变实验装置只有在放电的时候才会产生中子辐射，一旦实验结束就没有了辐射，而产生的中子辐射不会影响到大厅之外。整个核聚变实验大厅是全封闭式构造，四周墙壁的厚度达到1.5米，屋顶的厚度为1米，内部全部为钢筋捆扎，表面用水泥浇筑而成，“是非常安全的”。 目前，这一核聚变实验装置真空室内的二次总装正有条不紊地进行。实验一旦成功，将意味着合肥成为世界上第一个建成此类核聚变实验装置并能实际运行的地方。 据《新安晚报》参考资料：http://www.mei.net.cn/page/news/news.asp?CD=176053

8、人造太阳是什么？

什么是“人造太阳” 人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。科学家们希望发明一种装置，可以有效控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出。科学家们把这类装置比喻为“人造太阳”。 据有关专家介绍，等离子体长时间稳定运行是实现控制核聚变的前提条件之一，但在目前世界上的“人造太阳”实验装置上，等离子体稳定运行的时间都很短，短的只有几秒钟，最长的也只有4分多钟，而“EAST”装置由于采用了先进的非圆切面和全超导技术，等离子体稳定运行的时间可达16分钟，是迄今为止世界上能让等离子体运行时间最长的“人造太阳”实验装置。

9、中国的人造太阳进展如何 作用有多大?

什么是“人造太阳” 人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。科学家们希望发明一种装置，可以有效控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出。科学家们把这类装置比喻为“人造太阳”。目前，这一装置的主要技术问题已被攻克，已在安徽合肥进入总装，计划2005年建成。 在地球上模拟太阳，利用热核聚变为人类提供源源不断的清洁能源，中国的科学家们正朝这一理想加快前进步伐。记者日前从中科院等离子体物理研究所了解到，目前世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置，已在安徽合肥进入总装。 人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。氢弹爆炸时释放出极大的能量，给人类带来的是灾难。而科学家们却希望发明一种装置，可以有效地控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出。科学家们把这类装置比喻为“人造太阳”，因为它可以像太阳一样，为人类提供一种无限的、清洁的和安全的能源。 中科院等离子体物理研究所研制的“EAST”装置就是这样的一种实验设备。据有关专家介绍，等离子体长时间稳定运行是实现控制核聚变的前提条件之一，但在目前世界上的“人造太阳”实验装置上，等离子体稳定运行的时间都很短，短的只有几秒钟，最长的也只有4分多钟，而“EAST”装置由于采用了先进的非圆切面和全超导技术，等离子体稳定运行的时间可达16分钟，是迄今为止世界上能让等离子体运行时间最长的“人造太阳”实验装置。目前，这一装置的主要技术问题已被攻克，正进入总装阶段，计划于2005年建成。 专家们认为，这一实验装置可为欧、美、日、中等7方正在谈判筹建中的“国际热核聚变实验堆”建设提供直接经验，并为未来聚变实验堆提供重要的工程和物理实验基础。 中科院等离子体物理研究所所长李建刚说，虽然“人造太阳”的奇观在实验室中已经出现，但离真正的商业运行还有相当长的距离，“人造太阳”所发出的电能在短时间内还不可能进入人们的家中。但他预测，根据目前世界各国的研究状况，这一梦想最快有可能在50年后实现。 “人造太阳”的实验研究具有十分重大的战略意义。在过去的100年中，人类对能源的研究和使用已从化石燃料的单一化结构，发展到以化石能源为主，核能和水能互补的多元格局。但是，石油、煤炭等化石能源不可再生，目前已经商业化的核裂变能又会产生一定的核废料，同时受到原料的限制。 而核聚变能则被认为是无限、清洁、安全的换代新能源。据专家介绍，自然界最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘和氚的聚变。氘在地球的海水中藏量丰富，多达40万亿吨，如果全部用于聚变反应，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物是无放射性污染的氦。这就是为什么世界各国，尤其是发达国家不遗余力，竞相研究、开发核聚能的原因所在。

10、中国的:''人造太阳''????????

〖聚焦创新〗中国“人造太阳”即将放电--------------------------------------------------------------------------------2006-8-24 9:05:10 中国工业报8月中旬，由中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST(原名HT-7U)核聚变实验装置(又称“人造太阳”)将在安徽合肥中国科学院等离子体物理研究所进行首次正式放电实验。记者了解到，这次放电实验，已引起了国内外科学界的高度关注。实验一旦成功，意味着安徽将成为世界上第一个建成此类核聚变实验装置并能实际运行的地方。如何解决能源危机自从第一次石油危机以来，世界各国都在竞相发展节能技术，力图掌握能源命脉，维护国家安全。但是人类目前可利用的能源资源非常有限，主要能源将在未来几十年至100多年的时间内枯竭。据日本权威机构专家测算，按目前世界已探明能源储量和可开采年限计算，石油资源的储量为10195亿桶，可供开采43年，高成本油田可供人类开采240年；天然气埋藏量为144万亿立方米，可开采63年，高成本气田可供开采452年；煤炭埋藏量10316亿吨，可开采231年。同时传统能源还会带来环境问题，如温室气体的增加可引起气候变化等。而世界上已有的核电站，都是利用原子核裂变反应的电站，主要原料铀的储量仅够维持数百年之用，况且核电站有着放射性物质泄漏事故、核燃料埋藏处理等重要隐患。无奈，科学家将最终解决能源危机的希望，寄托在了受控核聚变的实现和推广身上。核工业西南物理研究院钟学儒高速记者，其原理类似太阳发光发热，即在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚的聚变反应释放出核能。核聚变能源使用的氘、氚可从海水中提取，也不产生室温气体及高放射性核废料，可以像太阳一样，为人类提供一种无限、清洁和安全的能源。据了解，1升海水提取的氘，在全完的聚变反应中释放的能量，相当于燃烧300升汽油释放的能量。其实，人来早已实现了氘氚核聚变--氢弹爆炸，但那种不可控制的瞬间能量释放只会给人类带来灾难。驯服核能使核聚变在人为控制下发电，是件异常艰难的事，国际间联合攻关势在必行。钟学儒告诉记者，经过几十年的准备和酝酿，今年5月，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度7方参与的国际热核聚变实验反应堆(ITER)项目正式启动。该计划前期投资约50亿美元，计划用8～10年的时间完成，预计最终总投资将超过100亿美元。其中，欧盟承担50%的费用，其余6方分别承担10%，超出预计总花费10%的费用将用于支付建设过程中由于物价等因素造成的预算超支。此外，参与各方完全平等地享有项目的所有科研成果和知识产权。据悉，这是国际空间站之后，国际间最庞大的科研合作项目之一。中国任重道远中国工程院院士彭士禄告诉记者，我国在20世纪50年代中期就开始进行核聚变研究主要由核工业西南物理研究院和中国科学院等离子体物理研究所来进行。20世纪80年代核工业西南物理研究院就建成了中国环流器一号装置，为我国在国际核聚变研究领域赢得了一席之地；20世纪90年代，该院又建成了中国环流器新一号装置，达到国际上同类型、同规模装置的先进水平，研究成果得到世界核聚变界的关注和肯定。2002年，该院成功建成了中国第一个具有偏滤器位形的托卡马克装置--中国环流器二号A装置。中国科学院等离子体物理研究所万元熙透露，科学院等离子所于1994年底建成中国的一台全超导托卡马克装置HU-7U后被命名为EAST，从2003年开始，EAST开始进入总装。据介绍，该所耗资1.65亿元人民币的全超导托卡马克研究计划为，建成一个以具有非圆小截面的全超导托卡马克为核心的核聚变实验系统，并在其上实现近堆芯高参数，长脉冲和稳态运行。万元熙认为，我国进行的与未来聚变堆相关的工程和物理问题的探索性实验研究，将为未来稳态、安全、高效先进聚变堆的物理和工程技术基础做出重要贡献，从而使中国在开发清洁而又无限的核聚变能的研究领域进入国际先进水平，做出更大贡献。他说，成功设计和建造EAST的经验构成了中国参加ITER的重要基础，同时EAST的成功建造和运行将为中国磁约束核聚变研究的下一步计划奠定坚实的物理、工程技术和人才队伍基础。不过,跟踪国际聚变能科技动态40余年时间的西南物理研究院科技委主任严建成坦承:“目前，英国、美国、日本等少数几个国家的大型装置，已经在秒量级(几秒钟之内)下达到了亿度温度。中国和国际最先进的水平还有差距。”严建成透露，中国将在ITER装置建设期间，提供总造价10%、也就是40多亿元人民币的核部件，并承担了两大核心技术的攻关任务：中子屏蔽技术、超导技术。前者是聚变反应中避免污染环境的关键技术，后者则将提供反应所需的强磁场。“预计本世纪中叶，聚变核电站就将步入商用阶段。我国三大动力等转北制造巨头有着开发新产业的良机。”__________________________________中国"人造太阳"下月放电 如获成功将成世界之最合肥消息 8月15日前后，俗称“人造太阳”的全超导托卡马克EAST核聚变实验装置将在合肥科学岛上进行首次等离子体放电实验。这意味着这一装置进入正式运行阶段。科学岛上的“人造太阳”，是中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST核聚变实验装置。其运行原理就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过类似变压器的原理使其产生等离子体，然后提高其密度、温度使其发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。在未来的核聚变电站中，反应产生的能量可以通过能量输出转换装置供人类使用。据了解，1升海水提取的氘，在完全的聚变反应中释放的能量，相当于燃烧300升汽油释放的热能。首次放电实验，已引起国内外科学界的高度关注，而放电过程是否具有危险性更为世人所牵挂。据参与这一工作的科研人员解释，核聚变实验装置只有在放电的时候才会产生中子辐射，一旦实验结束就没有了辐射，而产生的中子辐射不会影响到大厅之外。整个核聚变实验大厅是全封闭式构造，四周墙壁的厚度达到1.5米，屋顶的厚度为1米，内部全部为钢筋捆扎，表面用水泥浇筑而成，“是非常安全的”。目前，这一核聚变实验装置真空室内的二次总装正有条不紊地进行。实验一旦成功，将意味着合肥成为世界上第一个建成此类核聚变实验装置并能实际运行的地方。据《新安晚报》

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