ITER:“人造太阳”的中国之光

钱炜

ITER计划，即“国际热核聚变反应实验堆”，这一当今世界上最昂贵的大科学工程又被称为“人造太阳”。作为这一计划的七个成员之一，中国刚刚成立了新一届国家磁约束核聚变专家委员会，一个针对未来20年中国核聚变发展的中长期规划也正在着手制定

今年11月前后，第一根导体就将从合肥中科院等离子体物理研究所运出，送往法国南部小城卡拉达什，这意味着，尽管此前曾经遭到40多名院士的反对，但中国参与ITER计划的步伐，将迈出实质性的一步。

ITER计划，即“国际热核聚变反应实验堆”，总投资高达百亿欧元，号称当今世界上最昂贵的大科学工程。相对于核裂变，核聚变被看成是更洁净、更安全的能源。这是因为，核裂变是将铀、钚这些较重的原子核，裂变成较轻的原子核并释放出能量。但铀与钚都具有高放射性，而且，全球的铀资源也十分有限。

相比之下，核聚变的优点就非常明显，它是将氢的同位素——氘和氚两个较轻的原子核，聚合成较重的原子核并释放出能量。在这一过程中，氘没有放射性，氚虽有高放射性，但卻是利用锂在反应堆中生成，反应一停止，氚就不产生。此外，从资源的获得来考量，海水中含有大量的氘，而锂也是全球储量最为丰富的资源之一。

由于核聚变也是太阳产生能量的原理，因此，ITER计划又被称形象地称作“人造太阳”。眼下，在卡拉达什，这个“人造太阳”初现雏形——一个用来容纳反应堆装置的17米深的大坑已经挖成，施工人员正在里面安装500根强化钢筋混凝土柱，用以防震。

千亿元“会费”的“俱乐部”

中国国际核聚变能源计划执行中心副主任罗德隆爱用“俱乐部”这个词来指代ITER组织。目前，ITER组织的成员有7家，分别为欧盟、日本、俄罗斯、美国、中国、印度和韩国。而在2001年之前，这个强国俱乐部只包括欧美俄日4家，并一直拒绝中国的申请。罗德隆分析说，当时除了意识形态上的排斥，更主要是因为中国的科研水平还不够。

直到2001年，由于美国退出，ITER成员国出于分摊经费的考虑，希望扩大参与国的范围。于是中国趁机再次申请加入，2003年，中美同时坐到了ITER组织的谈判桌旁。

罗德隆说，此前，巴西、澳大利亚等国也曾希望加入，但都拿不出那么多钱——这个俱乐部有着天价“入门会费”，即每个成员国要至少承诺10%的投入，约合人民币1000亿元。

在中国的申请过程中，以中科院数学物理学部为主的40多名院士就曾直接上书中央表示反对，其主要理由就是经费昂贵。

但如今，质疑声已开始稀落，中国开始在核聚变研究上发力。

今年5月底，新一届国家磁约束核聚变专家委员会成立，一个针对未来20年中国核聚变发展的中长期规划也正在着手制定，计划将于年内出炉。与此同时，中国承包ITER计划的12个项目也在按预定计划一一开展。其中第一个项目——导体的研制工作已经完成，并通过了瑞士SULTAN实验室的测试。按规定，每个成员国完成的导体样品，都要预先送到瑞士进行测试，经测试达标后，方可开始生产。

“从‘十一五开始，国家对核聚变研究的支持就明显加大了力度，超过以往任何时期。这主要是因为，现在我国的财力有了很大提高，再者，对能源问题再怎么重视也不过分，科学界要为今后的能源问题寻出路。”罗德隆强调说。

重在参与

参与ITER能带给中国什么？罗德隆表示，加入这个俱乐部，不仅出于战略能源考虑，而且能通过这样一个国际化的平台，提升中国在若干高新技术领域的水平，实现跨越式发展。此外，从人才培养到项目管理、国际合作，在这几个方面也都是有益的尝试。

ITER计划的任务分配十分精细，并不是哪家会做什么，就让它全部承包，因为每个国家都想参与核心部件的制造。打个比方，一辆汽车有4个轮子，本该是一家工厂全包了，但按照ITER的做法，而是每家各做一个，让大家都来参与一部分。以导体为例，每个成员国都生产一部分，中国承担的比例是7%。

在整个ITER计划中，中国一共承担了12个采购包的建设，涵盖了ITER装置最核心的部分。据罗德隆的粗略估算，整个装置50%～60%的零部件技术，中国都有涉及。

“通过参与ITER计划，很多东西我们都是从原来不会做，到做出来，并做得更好，甚至比这个俱乐部里的其他国家做得更好。”罗德隆说。

拿导体来说，这个外观形似电线，实则凝聚着多项高科技的物体，在ITER计划的反应堆装置中，被用来绕成线圈，通电后产生磁场，属于反应堆装置中的核心部件。

在研制导体时，一些关键技术都已解决了，导体的管子质量怎么也过不了关。ITER装置对导体的拉长比有较高要求，而起先中国做出来的导体，一拉就断。“其实这就是个工程问题，但在ITER的建设过程中，就会遇到很多类似这样的事情。”

在国际上，日本有着较成熟的导体生产技术，而中国过去从没做过。但是现在，根据SULTAN实验室的测试结果，中国制造的导体性能，已超过了日本产品。

不过，中科大核科学技术学院院长万元熙指出，ITER涉及34项核心科学工程技术和管理项目，中国仅参与了其中11项，这意味着，有60%以上的核心科学工程技术和管理项目没有中国的参与。

上个月，科技部成立了一个总体设计组，目的在于借力ITER计划，学习整个磁约束核聚变反应堆的设计，为今后自主发展核聚变能作铺垫。“参与建ITER显然不是中国的最终目标。”罗德隆强调。

人才掣肘

如果中国要想在这个国际项目中学习到更多，就需要派更多的人进入到ITER组织中去工作。但现在的问题是，中国派不出去人。

据了解，目前，中国在ITER组织里的工作人员只有20名，是各国中总人数最少的。按照中国10%的贡献比例，相应地本应有40～50名的人员配额。

“我们选送出去的都是很优秀的人才，但往往是因为语言、表达能力以及自信程度等其他因素，在面试这一关总是通不过。” 对此，罗德隆将其原因归结为：人才的国际化程度不够。

解决的办法，他说，是派访问学者出去，“免费地”为ITER组织里的用人部门工作，等到他们被对方所熟悉和接受之后，再参加面试，正式上岗。

罗德隆指出，不仅是在ITER组织内急需加大中方的供职人数，在国内，核聚变理论、实验及工程领域同样有着巨大的人才缺口。据统计，我国现有具有丰富聚变核物理和工程经验的专业人员不足200人。而参照ITER计划，到2020年，我国自主设计建造聚变实验堆工程，所需专业人员就要1200人，这还只是一个保守的估计。

为彻底解决这一问题，今年3月底，科技部、教育部、中科院与中核集团在合肥联合召开会议，讨论核聚变人才培养问题，会后下发了《关于促进磁约束核聚变人才培养工作的指导意见》。

该文件提出，围绕中国磁约束核聚变研究和ITER装置建设与运行，以需求为导向，利用10年左右时间，培养2000名相关各类人才，逐步构建起一个层次、布局、学科合理的磁约束核聚变科学与工程研究和技术研发的人才培养体系。

“这个人才培养计划将只面对研究生，并且是多学科的，不仅包括核聚变物理的研究，还涵盖工程、管理等多个方面。”罗德隆说。

“太阳”照常升起？

在罗德隆小的时候，科学家就预测，50年后，也就是现在，核聚变就能实现商用。但最新的预测是，核聚变的商业应用还需要等下一个20年、30年。不过，如今，ITER计划让人们看到了切实的希望，这是商业化应用的最关键一步。等到ITER计划完成后，下一步就是建示范堆，那就是核聚变商用的前夜了。

然而，3月上旬的日本地震与海啸，不仅打击了全球核电，也使尚在襁褓中的ITER计划受到冲击。日本承担了ITER计划中20%的制造、建设任务。位于东京东北部100公里之外的日本原子能开发研究机构Naka核聚变研究所，负责研制和测试反应堆装置中磁体和加热两个系统。但该所建筑被地震破坏，其中，测试磁体的一个关键设施遭到严重毁坏。

对此，罗德隆透露说，“不排除让别家来代替日本做这部分工作，但各方的生产线都是有限的，所以这样的调整也是较困难的。”

ITER计划总干事本岛修也在上个月表示，除非绝对必要，否则他并不情愿将日本承担的工作转移到其他成员国。但如果在6个月内不能修复该设施，他将另寻安排。新的日程表和可能的调整计划都将于今年12月底之前出台。

在技术上，罗德隆指出，最大的困难还是等离子体的控制问题，目前国内外都已做了很多前期工作。“在科学研究上，可预见的障碍大多都是能克服的，问题是，一定还存在着不可预见的困难。不过我们有信心，预计到2050年左右，磁约束核聚变将能实现商用。”★