國際熱核聚變實驗堆計劃巨型環磁交付完成 明年啓動實驗

7月2日消息，歷經20年，國際熱核聚變實驗堆計劃（ITER）的巨型環形磁鐵終於完成設計和交付。根據ITER官方發佈的消息，19個巨型線圈都已運抵法國南部，爲這個巨型核聚變項目的首次等離子體實驗鋪平了道路。

ITER是一個由35個國家合作建造的託卡馬克項目，旨在測試核聚變作爲能源的可行性。託卡馬克是一個甜甜圈形狀的容器，內部會產生巨大的螺旋型磁場，通過聚變反應燃燒等離子體來產生能量。

核聚變是指兩個或兩個以上輕原子的原子核結合形成一個新的原子核的反應，在這個過程中釋放出大量能量。這與核裂變不同，後者通過分裂重原子核釋放能量併產生放射性廢物。核聚變自然發生在恆星內部，爲恆星提供能量，但在地球上卻無法自然發生。然而，物理學家和工程師可以在實驗室中使用託卡馬克裝置或激光實現核聚變。雖然聽起來很簡單，但真正的難點在於如何實現核聚變反應，使其產生的能量超過引發反應所需的能量，理論上這將能夠提供無限的能源。

託卡馬克通過磁鐵來控制和約束等離子體。ITER的環形磁場線圈將被冷卻到零下269攝氏度，使其成爲超導體。這些17米高的線圈將圍繞在裝有等離子體的甜甜圈形狀真空容器周圍，使ITER科學家能夠控制真空容器內的聚變反應。

ITER實驗堆將比其他任何託卡馬克裝置都要大，其中央螺線管磁鐵由6個110噸重的磁鐵模塊組成。整個託卡馬克裝置的重量將達到驚人的23000噸，磁體產生的磁場將比地球磁場強30萬倍。等離子體將被加熱到1.5億攝氏度，是太陽核心溫度的10倍。根據上個月在第34屆ITER理事會上提出的新基準，ITER預計將於明年啓動首次等離子體實驗，第一次聚變反應計劃在2035年進行。更新後的具體時間表將在本週三的新聞發佈會上公佈。

ITER項目由前蘇聯領導人戈爾巴喬夫和美國前總統里根於1985年首次提出，但項目直到2005年才最終確定。近20年後，託卡馬克裝置仍未投入實驗。據報道，ITER的成本自啓動以來已經增長了四倍，最近估計項目耗資超過220億美元。技術缺陷和新冠疫情都導致了項目的延遲。

人們老生常談的是，核聚變能成爲能源永遠是50年之後的事情。它似乎總是超越了當前的技術，人們總是被告知“這次會不一樣”。ITER項目的目的是驗證核聚變能源的技術可行性，但重點並不在於經濟可行性。對於人類來說，經濟可行性是另一個棘手問題。核聚變發電不僅要成爲一種技術上可行的能源，還要成爲能併入電網的能源。

核聚變被視爲能源物理學的聖盃，是結束人類對化石燃料依賴的一種方式。但它不會很快到來，不足以解決當前日益惡化的氣候危機。換句話說，即使ITER項目在工程方面取得了重大突破，也只是解決了問題的一部分。正如美國國家點火裝置在2022年在技術上實現反應產生的能量大於促使反應發生的能量那樣，人類離實現聚變能源越來越近了，但還有很長的路要走。（辰辰）