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(mèng)想越來越近了，他們的“人造太陽”設(shè)備已經(jīng)為人類搭起了通往未來的橋梁，現(xiàn)已進(jìn)入工程調(diào)試階段。2月14日，晨報(bào)記者有幸踏上中國(guó)“人造太陽”基地———中科院等離子體物理研究所的合肥科學(xué)島，一睹中國(guó)“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(jié)剛過，位于合肥市西北郊的科學(xué)島上已是一片忙碌。“人造太陽”項(xiàng)目總裝辦主任吳維越說，這個(gè)春節(jié)研究人員幾乎都是在科學(xué)島上度過的。為了設(shè)備早日投入運(yùn)行，從項(xiàng)目的籌備立項(xiàng)到現(xiàn)在，他們已經(jīng)前后忙碌了整整8年。

記者了解到，這臺(tái)全名叫EAST非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克的裝置，以探索無限而清潔的核聚變能源為目標(biāo)。由于它和太陽產(chǎn)生能量的原理相同，都是熱核聚變反應(yīng)，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(tái)裝置的真空室內(nèi)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(chǎn)生等離子體，然后提高其密度、溫度使其發(fā)生聚變反應(yīng)，反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生巨大的能量。

1升海水提取的氘，在完全的聚變反應(yīng)中釋放的能量，相當(dāng)于燃燒300升汽油釋放的熱能。因此一旦這種技術(shù)成熟，建立了電站，就相當(dāng)于建立了一個(gè)“人造太陽”。

據(jù)悉，EAST是世界上百臺(tái)托卡馬克裝置中最先進(jìn)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(nèi)面積有一個(gè)足球場(chǎng)般大小，中間朝地下深挖了數(shù)米，這個(gè)世界上最先進(jìn)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(zhàn)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(cè)器。

吳維越向記者介紹，產(chǎn)生能量的聚變反應(yīng)，就發(fā)生在酷似外星探測(cè)器內(nèi)的真空裝置里面，而反應(yīng)的發(fā)生需要多個(gè)子系統(tǒng)同時(shí)工作，比如電源系統(tǒng)，使線圈達(dá)到并保持超導(dǎo)狀態(tài)的低溫系統(tǒng)，用來抽真空的真空機(jī)組等。

運(yùn)轉(zhuǎn)過程：類似燒鍋爐

7月就可以進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)

目前總裝的第一階段已經(jīng)完成，正在開始工程調(diào)試。“如果一切順利，7月份就可以放電(指做實(shí)驗(yàn))了。”總裝辦主任吳維越興奮地告訴記者。

“放電”時(shí)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(shè)備會(huì)發(fā)出一些聲響外，真空室內(nèi)一切靜悄悄。”吳維越神秘地回答。原來，做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，整個(gè)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(nèi)的情形和放電時(shí)真空室內(nèi)的情形都可以在控制室內(nèi)的錄像中看到，各系統(tǒng)的監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施、實(shí)驗(yàn)圖表的獲得等等也都是在控制室內(nèi)進(jìn)行的。

吳維越告訴記者，聚變反應(yīng)的過程有些類似于燒鍋爐，首先要點(diǎn)火，即產(chǎn)生等離子體，然后要使火焰變大變強(qiáng)，即提高等離子體的溫度和密度，使其發(fā)生碰撞，發(fā)生聚變反應(yīng)，溫度越高、密度越大反應(yīng)就 越劇烈。在未來的聚變電站中，反應(yīng)產(chǎn)生的能量可以通過裂變電站的能量輸出轉(zhuǎn)換裝置來供人類使用，這方面的技術(shù)是成熟的。

安全問題：能力釋放過程完全可控

即使出現(xiàn)事故也不用疏散人群

在幾千萬乃至上億度的高溫下發(fā)生反應(yīng)，安全無疑成為最受關(guān)注的問題。人們往往會(huì)想到會(huì)不會(huì)有核輻射，會(huì)聯(lián)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(shí)候才會(huì)產(chǎn)生中子輻射，一旦實(shí)驗(yàn)結(jié)束就沒有了輻射，而產(chǎn)生的中子輻射是不會(huì)影響到大廳之外的。EAST大廳是全封閉式構(gòu)造，四周墻壁的厚度達(dá)到1.5米，屋頂?shù)暮穸葹?米，內(nèi)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(shí)“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(rèn)識(shí)熱核聚變是從氫彈爆炸開始的。然而氫彈爆炸時(shí)釋放出極大的能量，給人類帶來的是災(zāi)難。那么“人造太陽”會(huì)不會(huì)發(fā)生爆炸呢？

吳維越說，氫彈用的聚變?cè)磉^程不可控，不可控的瞬間能量釋放只能給人類帶來災(zāi)難。而EAST的熱核反應(yīng)是可控的。加入EAST裝置真空室內(nèi)的原料是少量的，真空室氣體密度非常低，而且產(chǎn)生的等離子體被磁場(chǎng)牢牢地束縛住，是很安全的。即使發(fā)生了想象中最壞的事故，也只是對(duì)實(shí)驗(yàn)和裝置有影響，周圍地區(qū)的人群不用疏散。

樂觀估計(jì)30-50年可運(yùn)用到日常生活

世界將不再為石油而戰(zhàn)

晨報(bào)記者：作為世界第一臺(tái)全超導(dǎo)的“人造太陽”，它的建成對(duì)人類的未來意味著什么？

萬元熙：它將為人類未來建造工業(yè)應(yīng)用的聚變電站搭起一座橋梁。目前，在托卡馬克裝置上進(jìn)行聚變反應(yīng)已經(jīng)獲得不小的成功，但要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)、長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行還有很長(zhǎng)的路要走，我們就是想通過全超導(dǎo)技術(shù)來解開這個(gè)“死結(jié)”，讓它運(yùn)行的時(shí)間更長(zhǎng)，從實(shí)驗(yàn)逐步走向應(yīng)用。

一旦聚變電站成功運(yùn)行，帶給世界的變化將是革命性的。各國(guó)之間再也不用為中東的石油而發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)。沒了石油、煤礦開采帶來的污染，二氧化碳的溫室效應(yīng)、南極冰面的萎縮、海岸線的增高等等一系列現(xiàn)在人類頭疼的問題都會(huì)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(bào)記者：目前世界通行的“人造太陽”能工作多長(zhǎng)時(shí)間？我們這臺(tái)中國(guó)“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(yùn)行，我們的“人造太陽”可以達(dá)到上千秒，隨著技術(shù)的成熟，未來可能達(dá)到一個(gè)星期，甚至一個(gè)月。到那時(shí)，將是非常了不起的。

晨報(bào)記者：目前，困擾“人造太陽”從實(shí)驗(yàn)走向現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的難題有哪些？

萬元熙：除了剛才所說的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行問題外，材料也是一大難題，現(xiàn)在沒有哪種材料能保證在上億度環(huán)境下不會(huì)被損壞，這個(gè)問題還得靠科學(xué)家經(jīng)過無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)研制出合適的材料。

晨報(bào)記者：說到這套設(shè)備我們還是不得不提到安全問題，因?yàn)椴捎昧炎兎磻?yīng)技術(shù)的核電站泄漏令人們不安，你們?nèi)绾伪ＷC“人造太陽”裝置不會(huì)產(chǎn)生輻射和巨大的爆炸？

萬元熙：這是所有人關(guān)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(chǎn)生中子是一種輻射，但它是短暫的，一旦放電結(jié)束就不會(huì)再產(chǎn)生中子了，放電過程中產(chǎn)生的中子也是可防護(hù)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(jīng)過聚變能達(dá)到上億度，但都被磁場(chǎng)緊緊約束住，不會(huì)膨脹。即使設(shè)備出現(xiàn)了問題，等離子體也會(huì)在瞬間消失，不會(huì)發(fā)生爆炸。

晨報(bào)記者：人們都很關(guān)心“人造太陽”何時(shí)可以運(yùn)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(jìn)研究進(jìn)展，但距離實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走，樂觀估計(jì)也要30到50年。由中國(guó)、美國(guó)、歐盟、日本、俄羅斯、韓國(guó)參加的國(guó)際熱核反應(yīng)堆合作計(jì)劃(ITER)是一個(gè)更先進(jìn)的裝置，它需要10年才能建成；材料的發(fā)明、制造需要10年；建立示范堆，檢驗(yàn)它在實(shí)際應(yīng)用中的效率問題等等，這又要10年。此外，還取決于各國(guó)政府在能源問題上的認(rèn)識(shí)和態(tài)度，如果都非常支持，時(shí)間就短些，否則會(huì)更長(zhǎng)。