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9月底，很多中外媒体都纷纷报道了这样一件事——具有世界领先水平的我国新一代“人造太阳”实验装置EAST在安徽合肥科学岛上首次放电成功。这是中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托克马克EAST核聚变实验装置。放电成功意味着这一装置进入正式运行阶段，人类在核聚能研究利用领域又迈出了新的一步。
太阳可以人造吗？人造太阳真能挂在天上吗？不少老百姓心生疑问。
把海水变成能源
据国家“九五”重大科学工程EAST建设项目总负责人万元熙教授介绍，引起人们猜测的“人造太阳”，就是中科院等离子物理研究所经过8年艰苦奋斗建造成的全超导的托克马克试验装置。未来的“人造太阳”基本上是这样，可能会更大些。
“简单地理解，之所以被称作‘人造太阳’，是因为这个装置产生能量的原理和太阳产生能量的原理一样。”万元熙解释说，太阳能够发出强光，辐射到宇宙空间中去，巨大的能量是来自于核聚变反应。
能源短缺是当今世界各国面临的共同问题。人类向地球索取了数额庞大的石油、天然气、煤炭等不可再生的能源，一些国家的煤炭资源已挖掘殆尽。这些能源不仅在生产过程中造成各种污染和“温室效应”，而且还有枯竭之虑。从长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的重要能源。
万元熙教授介绍说，核能分为核裂变能与核聚变能，前者已经被人类加以利用来发电，而裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，不仅产生强大的辐射，伤害人体，放射性核废料的处理也一直是让人头疼的难题。与之相比，核聚变辐射极少，且核聚变燃料可以说是取之不尽，用之不竭。
核聚变反应用的燃料是从海水中提炼的氢的同位素氘。据测，每1升海水中所蕴含的氘如果提取出来，发生完全的聚变反应，放出来的能量等同于燃烧300升的汽油的能量。以此推算，根据目前世界能源消耗水平和海水存量，核聚变能可供人类使用数亿年，甚至数十亿年。
多年来，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。科学家分析，如果我们未来能建成一座1000兆瓦的核聚变电站，每年只需从海水中提取304公斤的氘就可产生1000兆瓦的电量。照此计算，地球上仅在海水中就含有45万亿吨氘，足够人类使用上百亿年，比太阳的寿命还要长。可以想象，到那时人类需要的能源将是无穷尽的，不会再为可持续发展而操心。
中国成就世界瞩目
从20世纪50年代开始，全世界都在为建立一个能够控制核聚变的装置而努力。在30多个国家建造的大大小小上百个实验装置上，每一次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。因为这看似小小的进步意味着我们离聚变能的应用更近了一步。
美国、前苏联等国在20世纪80年代中期发起了耗资100亿欧元的国际热核实验反应堆ITER 计划，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆，中国于2003年加入该计划。中科院等离子物理研究所是这个国际科技合作计划的国内主要承担单位。
据悉，我国科学家在20世纪50年代中期就开始了可控核聚变的研究。据核工业西南物理研究院副院长刘永介绍，目前全球仅有十余台正在运行的托克马克装置，而我国就有两台，分别位于合肥的中国科学院等离子体研究所和成都的核工业西南物理研究院。
1984年，中国核工业总公司西南物理研究院建成中国最大的研究核聚变的托克马克装置。1994年底，中国第一台超导托卡马克装置HT-7建成，使中国成为继俄、法、日之后第四个拥有同类实验装置的国家。在此基础上，专家着手研制中国“九五”重大科学工程之一——“人造太阳”EAST。从2003年开始，EAST开始进入总装。2006年3月，“人造太阳”实验装置调试成功，意味着能够稳态运行的实验装置已经具备实验能力。
9月28日，我国新一代“人造太阳”实验装置ＥＡＳＴ首次放电成功。它的建成将为人类未来建造工业应用的聚变电站搭起一座桥梁。
“人造太阳”发展到现在，受控热核聚变的研究已在全世界成为最广泛的国际合作研究项目。我国的实验装置得到了国际聚变界的关注和称赞。在万元熙教授看来，和30年前刚刚开始这项研究相比，国际聚变界态度的转变让人颇有感触。
万元熙谈道：“过去我们与其他国家讨论国际交流合作的时候，某些国家的官员总说‘我们跟你没合作，没有什么可获得的’。现在，世界上许多著名的研究所都主动要求和我们合作。十多年来，随着我国国力的强盛和改革开放的深入，一批有才干的、本土的聚变人才已经迅速成长起来，这对中国未来聚变研究是至关重要的。中国的聚变研究不是一代人能够实现的，‘人造太阳’的梦不是一代人能够完成的，这个梦要几代人连续不断地努力才能够实现。”
今年5月24日，在欧盟总部布鲁塞尔，中国、欧盟、美国、韩国、日本、俄罗斯和印度7方代表共同草签了《成立国际组织联合实施国际热核聚变反应堆（ＩＴＥＲ）计划的协定》，这意味着与此相关的科研项目将全面启动，“人造太阳”将由梦想逐步变为现实。10月23日，每年一届的国际托克马克物理活动会议在成都召开，这是对我国在“人造太阳”研究方面的又一次肯定。
再造之路仍漫长
再造“太阳”的难度相当大。科学家们已经呕心沥血几十年，至今还没有找到一个满意的答案。因此，在ＩＴＥＲ计划实施过程中，许多尖端的前沿课题和工程技术难关还有待各国科学家攻克。
目前，在托克马克装置上进行聚变反应已经获得不小的成功，但要实现稳态、长时间地运行还有很长的路要走。我国科学家们就是想通过全超导技术来解开这个“死结”，让它运行的时间更长，从实验逐步走向应用。
目前世界通行的“人造太阳”能工作的平均水平只有300多秒。如果正常运行，我国的“人造太阳”可以达到上千秒，随着技术的成熟，未来可能达到一个星期，甚至一个月。目前困扰“人造太阳”从实验走向现实应用的难题除了稳态运行问题外，材料也是一大难题，现在没有哪种材料能保证在上亿度高温下不会被损坏。
万元熙表示，这个装置距离实际的工业应用，乐观估计也要30～50年。国际热核反应堆合作计划(ITER)是一个更先进的装置，它需要10年才能建成；材料的发明、制造需要10年；建立示范堆，检验它在实际应用中的效率问题等等，这又要10年。此外，还取决于各国政府在能源问题上的认识和态度，如果都非常支持，时间就短些，否则会更长。
作者：张晓航