核能源计划中国首席科学家：商用要等40年

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　　人类正面临日益严重的能源危机：地球上的化石燃料已所剩有限。2001年，国际原油价格每桶25美元，2005年，国际油价平均每桶40美元；然而从2006年开始，国际油价疯狂飙升，2008年7月11日达到最高，为每桶147美元。如何找到理想的替代能源？2001年，一项建造人造太阳的科学工程设计终于完成，这就是国际核聚变能源计划（ITER）；2006年11月，欧盟、中、美、日、韩、俄罗斯和印度7方代表达成共识，协定用35年时间完成这项计划；今年10月10日，中国国际核聚变能源计划执行中心在北京揭牌。就在此前两天，本报记者曾专访该项目中国首席科学家——中国工程院院士、国家磁约束聚变专家委员会主任、中国工程物理研究院原科技委员会主任彭先觉。

　　“人类期望核聚变产生能源能如宇宙中的太阳和所有恒星那样，经一次"点火"即持续发出光和热。然而，世界上利用核裂变发电的核电站虽不鲜见，但利用核聚变大规模发电的时机并未成熟；实施国际核聚变能源计划，还有许多科学与技术难题亟需解决……”

　　彭先觉介绍说，按照爱因斯坦的质能关系公式E=mc2，在原子核反应中，无论是一个质量较大原子核分裂为两个质量较小原子核，还是两个质量较小原子核合为一个质量较大原子核，均有部分质量逃逸即所谓质量亏损，这些逃逸的质量，即使很小亦可释放巨大能量。基于此原理，人类利用核裂变制造出原子弹，又利用核聚变或称热核聚变制造出氢弹。

　　彭先觉说，宇宙中的太阳和所有恒星，都是由聚变反应产生巨大能量。他说，自上个世纪50年代起，人类开始仿照太阳和恒星，探索核聚变产生能源的可能性，而今这种愿望愈加强烈和急迫。这是因为用于核裂变发电的核燃料资源有限，核废料产生的辐射伤害人体，且遗害环境的时间长达千年；而核聚变比核裂变产生的辐射少得多，其燃料亦可谓取之不尽，用之不竭——参与聚变反应的氢同位素氘、氚资源丰富：天然存在于海水中的氘有45亿吨；氚需由锂元素产生，锂资源亦较丰富。氘氚聚变能源将可维持人类能源供给数百年，若真正实现了氘氘聚变能源，那么，按目前世界能源消耗水平，可供人类使用上亿年。

　　然而，彭先觉强调，核聚变需在亿度以上高温条件下进行。他说，原子弹爆炸可达到这样的温度，氢弹就是先引爆一颗核裂变原子弹产生高热进而引爆氢弹主体，可核聚变发电需缓缓释放能量而非一次惊天动地的爆炸，故人们亦把它称之为可控热核聚变。他说，磁约束的一种类型超导托卡马克（Tokamak），是公认的探索、解决未来稳态聚变反应堆工程及物理问题最有效的途径。

　　彭先觉解释说，托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写，又称环流器，这是一个由封闭磁场组成的中空“容器”；而在临界温度亦即极低温度条件下出现电阻几乎为零的导电特性，被人们称之为超导现象。将超导技术成功地用于产生托卡马克强磁场，这便可能使高温氘氚等离子体磁约束位形稳态运行成为现实，即国际核聚变能源装置建成后，科学家有可能解决数百兆瓦热功率聚变能源的基本技术问题。然而若要核聚变真正产生能源，尚有很长的路要走；即使是数百兆瓦热功率，亦要解决较大份额净能量输出问题；若要实现数千兆瓦热功率聚变能源，则面向等离子体的第一壁的材料问题又变得十分突出。因为氘氚聚变产生高能中子，现有材料难以承受高能中子的长期辐照，这一问题必须通过另外的研究计划解决。科学家估计，纯聚变商用能源的应用，大约要待2050年之后。

　　如何能够尽早将聚变技术应用于能源？彭先觉及他领导的研究组，近来通过概念研究提出一个新型次临界能源堆的设想，该堆以反应堆乏燃料（或天然铀）为核燃料，以轻水作冷却剂，能较方便地把托卡马克等聚变能放大10倍以上，并能维持氚循环和易裂变材料的增殖，因而实现对铀-238（或钍-232）的燃烧，且在燃料循环过程中不必进行铀-钚同位素分离。这种反应堆与托卡马克等组成混合堆，可为人类提供千年能源。彭先觉认为，混合堆可减小纯聚变能源的技术难度和风险，是值得重视的一条能源技术途径，亦可作为未来纯聚变能源的一个中间阶段。他说，当然，对混合堆而言，最重要的还是聚变技术，人类亟需完全掌握核聚变能源相关技术。

　　彭先觉说，参与国际核聚变能源计划，对我国掌握核聚变技术以及带动我国能源、超导、控制等领域技术，都将起到十分重要的作用。