国际热核聚变实验反应堆计划(International Thermonuclear Experimental Reactor,简称ITER)与国际空间站、欧洲加速器、人类基因组计划一样,是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。
其目的是借助氢同位素在高温下发生核聚变来
获取丰富的能源。
1985年,由美苏首脑提出了设计和建造国际热核聚变实验堆ITER的倡议;也被称为“人造太阳”计划。
ITER的投资和建设规模之庞大,交叉学科种类之多,实验设备之复杂,都决定了它必须由多国合力完成。
该计划约需耗时35年,耗资100亿美元,涉及领域包括超导研究、高真空、生命科学、遥控密封、环境科学、等离子计量和控制、信息通信、纳
米材料等多种学科,它的最终选址一直是参与国竞争的焦点。
先后有西班牙、法国、日本和加拿大4个国家提出申请将实验堆建在本国,日本
和法国最终入围,加拿大则因没有入围而于2003年12月23日宣布因缺乏资金退出。
美国因自认为在核聚变技术上领先其他国家,曾于1999年宣布退出,后又因国内热核聚变研究进展缓慢,担心被ITER甩下,于2003年2月18日重新加入。
中国也在同
日正式入盟。
2005年6月28日,在计划提出20年,选址耗时18年后,ITER的建设地点终于花落法国的卡达拉舍,它将成为世界第一个产出能量大于输入能量的核聚变装置,为
制造真正的反应堆作准备。
合作承担ITER计划的7个成员是欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国,这七方包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家,覆盖的人口接近全球一半。
为建
设ITER,各参与方专门协商组建了一个独立的国际组织,各国政府首脑在过去几年中都采取不同方式对参加ITER计划作出过正式表态。
这些都是国际科技合作史上前所未有的,充分显示了各国政府和科技界对该计划的高度重视。
ITER计划的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用聚变能,从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程。
可控核聚变简介
核能包括裂变能和聚变能两种主要形式。
裂变能是重金属元素的质子通过裂变而释放的巨大能量,目前的核电站都是采用裂变方式获取电能。
因为裂变需要的铀等重金
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放射性较强的核废料,
这些因素限制了裂变能的发展。
另一种核能形式是目前尚未实现商用化的聚变能。
核
聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,并释放出能量的过程。
如果说重原子核在中子打击下分裂放出的“裂变能”是当今核电站及原子弹能量的
来源,则两个轻原子核聚合反应放出“核聚变能”就是宇宙间所有恒星(包括太阳)
释放光和热及氢弹的能源。
自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变,这种反应在太阳上已经持续了50亿年。
氘在地球的海水中藏量丰富,多达40万亿吨,一公升海水里
提取出的氘,在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300公升汽油的能量;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。
理论上,只需要1千克氘和10千克锂,就能以1000兆瓦的功率发电1天——或者你更愿意烧上1万吨煤?即使考虑运营成本、打上很多折扣,核聚变的能量产出也非常
可观。
一旦实用化,人们可以完全不必担忧“几百年里石油会用光”之类的事。
而且
石油的分布太不均匀,国际上很多麻烦由此而起,人们如果不再依赖它,也许会相处
得和睦些。
另外,由于核聚变需要极高温度,一旦某一环节出现问题,燃料温度下降,聚变反应就会自动中止。
也就是说,聚变堆是次临界堆,绝对不会发生类似前苏联切
尔诺贝利核(裂变)电站的事故,它是安全的。
因此,聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。
受控热核聚变能的大规模实现将从根本上解决人类社会的能源问题。