央視網(wǎng)消息：聚變核能是一種全新的能源形式，未來它有望徹底解決人類的能源問題。為此，包括中國在內(nèi)的7方三十多國開啟了目前世界上最大的科學(xué)合作工程——國際熱核聚變實驗堆計劃。近日，由我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機構(gòu)認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。

上圖是我國科研人員通過12年時間研制成功的全新材料。不久，它就將送往歐洲參與到國際熱核聚變實驗堆的工程建設(shè)當中。這個工程還有一個更加形象的名字：叫做“人造太陽”。而這塊材料，將構(gòu)成這個人造太陽里最為核心的結(jié)構(gòu)。

國際熱核聚變實驗堆計劃，英文簡稱ITER，是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一。目的就是實現(xiàn)可以控制的核聚變反應(yīng)，計劃在2019年先在法國建設(shè)一個實驗堆。由于熱核聚變實驗堆產(chǎn)生能量的原理和太陽發(fā)光發(fā)熱的機理相似，因此也有了“人造太陽”的美名，而要構(gòu)建起“人造太陽”的核心，這就需要特殊的材料筑起一道“防火墻”，來抵御裝置內(nèi)部上億度的高溫環(huán)境。

在整個國際熱核聚變實驗堆計劃中，有多個國家在研制這樣的高溫核心材料，而中國科學(xué)家承擔(dān)研制的這種材料，處于反應(yīng)堆最核心位置，直接面對高溫聚變物質(zhì)，因而被成為反應(yīng)堆的“第一壁”。ITER的設(shè)計方案要求，第一壁要承受每平米4.7兆瓦的熱量，這幾乎可以瞬間將一公斤的鋼鐵融化。

核工業(yè)西南物理研究院聚變堆與材料研究室主任 諶繼明：實際上ITER的專家，心里頭也沒底，到底這個能不能耐得住這個4.7兆瓦每平方米的熱度。通過我們自主研發(fā)的部件，我們成了世界上第一家通過高熱負荷實驗認證，也可以說我們率先拿到了生產(chǎn)許可證。所以這對ITER來說是個很大的貢獻。

核工業(yè)西南物理研究院副院長 段旭如：第一壁是ITER的一個核心部件，中方掌握這些技術(shù)，對未來咱們自主建造自己的（熱核）聚變堆，有很大的促進作用。

核聚變：人類未來能源問題的希望

核聚變是核能的一種重要形式之一，有人甚至說，如果掌握了核聚變技術(shù)，人類不再需要爭奪能源而進行戰(zhàn)爭，對人類發(fā)展起到深遠的影響。那這究竟是一種什么樣的能源呢？

核能是通過核反應(yīng)從原子核釋放的能量，目前，我們常見的核電站，利用的就是這樣的能量。只不過，目前核電站主要是把比較重的原子分裂成較輕的原子而釋放能量，這個反應(yīng)過程就被成為核裂變。而正處于研究階段的核聚變，則正好相反。

核工業(yè)西南物理研究院副院長 段旭如：核聚變是較輕元素的原子聚合在一起，生成較重元素的原子，它同時要釋放出能量。

其實這樣的核反應(yīng)離我們并不遙遠，每天照耀地球的太陽，它的光和熱就來自于自身內(nèi)部緩慢持久的核聚變。因此，在人工控制下實現(xiàn)穩(wěn)定的核聚變的設(shè)施，也就自然地被成為“人造太陽”。和普通能源相比，核聚變的優(yōu)勢明顯，首先，燃料的來源非常豐富。

核工業(yè)西南物理研究院副院長 段旭如：核聚變的能源主要是氫的同位素，氘和氚的劇烈反應(yīng)。一升海水里面的氘，如果它全部聚變反應(yīng)的話，產(chǎn)生的能量相當于燃燒三百升汽油產(chǎn)生的能量。另一個方面，它的環(huán)境可接受性比較好，因為聚變反應(yīng)，產(chǎn)生的產(chǎn)物是氦，氦本身不具有放射性。

能量巨大又安全環(huán)保，核聚變一直以來被人們視為解決未來能源問題的希望。早在1952年，人類就實現(xiàn)了人工核聚變，只不過使用的是這樣的方式。

氫彈的巨大能量正是來自核材料劇烈的聚變反應(yīng)，但這樣的瞬間釋放只能帶來毀滅性的效果，如何讓這樣的能量在人的控制下緩慢有序地釋放出來，這是在第一枚氫彈爆炸后的64年里人類一直在試圖攻克的課題。

核工業(yè)西南物理研究院副院長 段旭如：在研究過程中發(fā)現(xiàn)還有很多挑戰(zhàn)沒有解決，靠一個國家的實力來攻克，現(xiàn)在還有難度。

正因如此，1985年，國際上開始倡議多國共同合作開展受控核聚變反應(yīng)堆的研制工作，這就是后來的ITER項目。2006年，包括我國在內(nèi)的7個國家和地區(qū)簽訂協(xié)議，國際熱核聚變實驗堆項目正式啟動，這也是我國參與的規(guī)模最大的國際科學(xué)合作項目。專家表示，隨著ITER項目的推進和各國自主的核聚變項目研究，人類有望在未來50年內(nèi)，讓這種能量巨大而又清潔安全的能源進入千家萬戶。

中國智慧讓新材料承受“太陽”高溫

我國從2006年開始正式參與到國際熱核聚變實驗堆的項目，在其中我國擔(dān)負了10%的任務(wù)，而此次通過認證的反應(yīng)堆核心材料，可以說是難度最高的技術(shù)突破之一，在整個項目中，中國的科技投入和中國科研人員的智慧，為項目的推進作出了重要的貢獻。

2006年，我國正式加入國際熱核聚變試驗堆項目，接受了研制熱核聚變反應(yīng)堆核心部件的工作。反應(yīng)堆中的聚變物質(zhì)時刻釋放著高強度的熱輻射，如果這些材料性能不佳，要么就被高溫瞬間融化，要么就會讓反應(yīng)堆這座鍋爐熄滅。為此，研制人員想到了一種特殊的結(jié)構(gòu)，把熱量及時地傳走。

這塊看上去像三明治一樣的材料，底下是不銹鋼，中間是銅合金，上面則是特殊的高純度金屬鈹。金屬鈹是放在反應(yīng)堆內(nèi)直接面對高溫聚變材料的，如果它和銅合金的貼合不夠緊密，就無法達到隔熱防護的效果。國外專家試圖用普通焊接的方法解決這個問題，但試驗終告失敗。而中國的科研人員，想到了全新的辦法。

核工業(yè)西南物理研究院第一壁生產(chǎn)車間負責(zé)人楊波：把它放在一個真空的包裝套里頭，放在這個我們這個熱等靜壓機器設(shè)備里頭，然后灌注氬氣，不斷地給它進行加壓和加溫。材料之間就會在這種高溫和高壓的情況下進行結(jié)合。

楊波和同事們想到的這個辦法，類似于把材料放到一個高壓鍋里，靠壓力和溫度把兩個材料燒在一起。理論上行得通，但實際做起來，加多少壓，用多高的溫度，出來的材料才能完美無瑕，都需要一次次試驗來驗證。一次次的打擊讓研究團隊沮喪失望，但沒有任何人提出過放棄。

核工業(yè)西南物理研究院第一壁生產(chǎn)車間負責(zé)人楊波：我們沒有絕望的時候，只是覺得它肯定有什么地方不對，過程控制好，我們相信絕對會成功。

三年的刻苦攻關(guān)，科研人員終于燒制出了完全合格的產(chǎn)品。在國外機構(gòu)的測試中，這套工藝制造出來的材料，經(jīng)歷了7500次的高低溫循環(huán)，甚至在高于考核標準的熱量考驗下都一次通過了測試。這樣的成就，讓楊波和同事們感受到了整個合作項目中的變化。

核工業(yè)西南物理研究院第一壁生產(chǎn)車間負責(zé)人楊波：以前我們跟別人交流的話，我們是想看別人到底有什么成功的一些經(jīng)驗�，F(xiàn)在反過來，也有很多國外的同事向我們打聽，你們是什么地方做的好。

核工業(yè)西南物理研究院聚變堆與材料研究室主任諶繼明：在參加ITER之初，我們比國外落后20年，到2010年左右，我們追趕上了，我們和他們齊頭并進了。到現(xiàn)在我們率先通過了國際認證，這事實證明，我們確實在某些方面已經(jīng)開始領(lǐng)跑了。

神秘的圓環(huán)——中國環(huán)流器二號

在參與國際合作共同研制核聚變裝置的同時，我國自主的核聚變研究也在加速推進，并且建成了一批具有國際一流水平的核聚變試驗裝置。我們的記者也對其中一臺進行了探訪，這座名叫中國環(huán)流器二A的實驗裝置已經(jīng)在核聚變多項關(guān)鍵技術(shù)的試驗上取得了國際矚目的成果。

這個巨大的裝置叫做中國環(huán)流器二號A托克馬克裝置，它就相當于是一個未來的核聚變反應(yīng)堆的一個雛形，而它身上的很多技術(shù)都標志著中國的核聚變研究達到了世界領(lǐng)先的水平。

核聚變反應(yīng)需要把核燃料加熱到上億度的高度，這個溫度足以把地球上任何的材料瞬間汽化，那么用什么盛放這些材料就成了問題�？茖W(xué)家們想到用磁場把這些材料束縛起來，讓它們乖乖地在一個環(huán)形的空間里飛行不和材料接觸，因此，全新的反應(yīng)堆芯結(jié)構(gòu)就此誕生。

核工業(yè)西南物理所聚變科學(xué)所副所長 許敏：托克馬克它的意思呢就是具有線圈和磁場的環(huán)形真空室，就簡單說它就像一個那個輪胎型真空室。

因為還是一個試驗裝置，這臺中國環(huán)流器2號A對內(nèi)部溫度的加熱還只能達到5500萬度，但這已經(jīng)是太陽核心溫度的幾倍了。為了把這個人造小太陽點亮，工作人員想盡了一切辦法。

核工業(yè)西南物理所聚變科學(xué)所副所長許敏：做法就是產(chǎn)生微波和電子回旋的波，然后通過傳輸線，最后注入到真空室里邊去，等離子吸收這些微波以后，它的溫度自然就會升上來。從這個原理上講跟微波爐非常的像，但功率要大的多。這邊注入進去總共是5個兆瓦，微波爐通常是千瓦。

正是有了這樣強大的能力，中國環(huán)流器二A將我國核聚變試驗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)的溫度大幅提高，并在多個國際核聚變研究的前沿領(lǐng)域得到了大量開創(chuàng)性的成果，而它本身，也是中國參與國際核聚變合作的重要平臺。

核工業(yè)西南物理所聚變科學(xué)所副所長許敏：有一些技術(shù)是我們原創(chuàng)，然后推出去的。有一些技術(shù)是我們通過跟國際合作學(xué)回來的。所以實際上是大家都共同在進步。從這個層面上講，我們國內(nèi)的核聚變的研究水平，也在慢慢地趕上甚至超過國際先進水平。

ITER：多國攜手挑戰(zhàn)世紀難題

1952年人類利用核聚變試爆了第一顆氫彈，但至今，和平利用核聚變依然是人類追求的遙遠目標，預(yù)計核聚變的商業(yè)運營要到本世紀的中葉，也就是在人類試爆氫彈的100年后。可以說受控核聚變是人類的世紀難題，而國際熱核聚變實驗堆計劃，也就是ITER計劃，則是人類聯(lián)手挑戰(zhàn)這個世紀難題，走出的重要一步。

上圖就是位于法國的國際熱核聚變實驗堆的工程施工現(xiàn)場，它的英文簡稱叫做ITER，是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，由中國、美國、俄羅斯、歐盟、日本、韓國、印度7個國家和地區(qū)參與，建造周期約需10年，耗資超過百億美元。ITER是一個能產(chǎn)生大規(guī)模核聚變的試驗裝置，按照計劃，它將在2019年建成，2035年實現(xiàn)點火運行，成為未來商用核聚變反應(yīng)堆設(shè)計的制造樣板。

2003年1月，ITER計劃談判正式啟動。2006年5月，經(jīng)國務(wù)院批準，中國ITER談判聯(lián)合小組代表我國政府與參與國共同草簽了ITER計劃協(xié)定，這七方包括了全世界主要的核國家，覆蓋的人口接近全球一半。每個國家承擔(dān)整個工程中的一部分工作量，我國的貢獻份額約占整個ITER研制工作的10%。

核工業(yè)西南物理研究院副院長 段旭如：這個10%實際上其中主要部分是實物貢獻，也就是說ITER它是一個聚變實驗堆，那堆有很多部件構(gòu)成，那中方承擔(dān)了其中部分部件的技術(shù)的研發(fā)到生產(chǎn)制造。最后在中國做好以后，運到現(xiàn)在的ITER的總部法國去。

按照設(shè)計要求，作為聚變能實驗堆，ITER要把上億度、由氘氚組成的高溫等離子體約束在體積達837立方米的"磁籠"中，產(chǎn)生50萬千瓦的聚變功率，持續(xù)時間達500秒。盡管50萬千瓦熱功率僅相當于一個小型熱電站的水平，但這將是人類掌握并商業(yè)運用核聚變的關(guān)鍵一步。對我國來說，ITER也將成為促進我國自主核聚變反應(yīng)堆開發(fā)的重要力量。

核工業(yè)西南物理研究院副院長 段旭如：通過參加ITER計劃，我們要掌握未來聚變堆怎么去設(shè)計，對我們今后百分之百掌握這個技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)，對未來咱們自主建造自己的聚變堆有很大的這個促進作用。