錢煒

ITER計劃，即“國際熱核聚變反應實驗堆”，這一當今世界上最昂貴的大科學工程又被稱為“人造太陽”。作為這一計劃的七個成員之一，中國剛剛成立了新一屆國家磁約束核聚變專家委員會，一個針對未來20年中國核聚變發(fā)展的中長期規(guī)劃也正在著手制定

今年11月前后，第一根導體就將從合肥中科院等離子體物理研究所運出，送往法國南部小城卡拉達什，這意味著，盡管此前曾經(jīng)遭到40多名院士的反對，但中國參與ITER計劃的步伐，將邁出實質(zhì)性的一步。

ITER計劃，即“國際熱核聚變反應實驗堆”，總投資高達百億歐元，號稱當今世界上最昂貴的大科學工程。相對于核裂變，核聚變被看成是更潔凈、更安全的能源。這是因為，核裂變是將鈾、钚這些較重的原子核，裂變成較輕的原子核并釋放出能量。但鈾與钚都具有高放射性，而且，全球的鈾資源也十分有限。

相比之下，核聚變的優(yōu)點就非常明顯，它是將氫的同位素——氘和氚兩個較輕的原子核，聚合成較重的原子核并釋放出能量。在這一過程中，氘沒有放射性，氚雖有高放射性，但卻是利用鋰在反應堆中生成，反應一停止，氚就不產(chǎn)生。此外，從資源的獲得來考量，海水中含有大量的氘，而鋰也是全球儲量最為豐富的資源之一。

由于核聚變也是太陽產(chǎn)生能量的原理，因此，ITER計劃又被稱形象地稱作“人造太陽”。眼下，在卡拉達什，這個“人造太陽”初現(xiàn)雛形——一個用來容納反應堆裝置的17米深的大坑已經(jīng)挖成，施工人員正在里面安裝500根強化鋼筋混凝土柱，用以防震。

千億元“會費”的“俱樂部”

中國國際核聚變能源計劃執(zhí)行中心副主任羅德隆愛用“俱樂部”這個詞來指代ITER組織。目前，ITER組織的成員有7家，分別為歐盟、日本、俄羅斯、美國、中國、印度和韓國。而在2001年之前，這個強國俱樂部只包括歐美俄日4家，并一直拒絕中國的申請。羅德隆分析說，當時除了意識形態(tài)上的排斥，更主要是因為中國的科研水平還不夠。

直到2001年，由于美國退出，ITER成員國出于分攤經(jīng)費的考慮，希望擴大參與國的范圍。于是中國趁機再次申請加入，2003年，中美同時坐到了ITER組織的談判桌旁。

羅德隆說，此前，巴西、澳大利亞等國也曾希望加入，但都拿不出那么多錢——這個俱樂部有著天價“入門會費”，即每個成員國要至少承諾10%的投入，約合人民幣1000億元。

在中國的申請過程中，以中科院數(shù)學物理學部為主的40多名院士就曾直接上書中央表示反對，其主要理由就是經(jīng)費昂貴。

但如今，質(zhì)疑聲已開始稀落，中國開始在核聚變研究上發(fā)力。

今年5月底，新一屆國家磁約束核聚變專家委員會成立，一個針對未來20年中國核聚變發(fā)展的中長期規(guī)劃也正在著手制定，計劃將于年內(nèi)出爐。與此同時，中國承包ITER計劃的12個項目也在按預定計劃一一開展。其中第一個項目——導體的研制工作已經(jīng)完成，并通過了瑞士SULTAN實驗室的測試。按規(guī)定，每個成員國完成的導體樣品，都要預先送到瑞士進行測試，經(jīng)測試達標后，方可開始生產(chǎn)。

“從‘十一五開始，國家對核聚變研究的支持就明顯加大了力度，超過以往任何時期。這主要是因為，現(xiàn)在我國的財力有了很大提高，再者，對能源問題再怎么重視也不過分，科學界要為今后的能源問題尋出路?！绷_德隆強調(diào)說。

重在參與

參與ITER能帶給中國什么？羅德隆表示，加入這個俱樂部，不僅出于戰(zhàn)略能源考慮，而且能通過這樣一個國際化的平臺，提升中國在若干高新技術(shù)領域的水平，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。此外，從人才培養(yǎng)到項目管理、國際合作，在這幾個方面也都是有益的嘗試。

ITER計劃的任務分配十分精細，并不是哪家會做什么，就讓它全部承包，因為每個國家都想?yún)⑴c核心部件的制造。打個比方，一輛汽車有4個輪子，本該是一家工廠全包了，但按照ITER的做法，而是每家各做一個，讓大家都來參與一部分。以導體為例，每個成員國都生產(chǎn)一部分，中國承擔的比例是7%。

在整個ITER計劃中，中國一共承擔了12個采購包的建設，涵蓋了ITER裝置最核心的部分。據(jù)羅德隆的粗略估算，整個裝置50%～60%的零部件技術(shù)，中國都有涉及。

“通過參與ITER計劃，很多東西我們都是從原來不會做，到做出來，并做得更好，甚至比這個俱樂部里的其他國家做得更好?！绷_德隆說。

拿導體來說，這個外觀形似電線，實則凝聚著多項高科技的物體，在ITER計劃的反應堆裝置中，被用來繞成線圈，通電后產(chǎn)生磁場，屬于反應堆裝置中的核心部件。

在研制導體時，一些關鍵技術(shù)都已解決了，導體的管子質(zhì)量怎么也過不了關。ITER裝置對導體的拉長比有較高要求，而起先中國做出來的導體，一拉就斷?！捌鋵嵾@就是個工程問題，但在ITER的建設過程中，就會遇到很多類似這樣的事情?！?/p>

在國際上，日本有著較成熟的導體生產(chǎn)技術(shù)，而中國過去從沒做過。但是現(xiàn)在，根據(jù)SULTAN實驗室的測試結(jié)果，中國制造的導體性能，已超過了日本產(chǎn)品。

不過，中科大核科學技術(shù)學院院長萬元熙指出，ITER涉及34項核心科學工程技術(shù)和管理項目，中國僅參與了其中11項，這意味著，有60%以上的核心科學工程技術(shù)和管理項目沒有中國的參與。

上個月，科技部成立了一個總體設計組，目的在于借力ITER計劃，學習整個磁約束核聚變反應堆的設計，為今后自主發(fā)展核聚變能作鋪墊。“參與建ITER顯然不是中國的最終目標。”羅德隆強調(diào)。

人才掣肘

如果中國要想在這個國際項目中學習到更多，就需要派更多的人進入到ITER組織中去工作。但現(xiàn)在的問題是，中國派不出去人。

據(jù)了解，目前，中國在ITER組織里的工作人員只有20名，是各國中總?cè)藬?shù)最少的。按照中國10%的貢獻比例，相應地本應有40～50名的人員配額。

“我們選送出去的都是很優(yōu)秀的人才，但往往是因為語言、表達能力以及自信程度等其他因素，在面試這一關總是通不過?！?對此，羅德隆將其原因歸結(jié)為：人才的國際化程度不夠。

解決的辦法，他說，是派訪問學者出去，“免費地”為ITER組織里的用人部門工作，等到他們被對方所熟悉和接受之后，再參加面試，正式上崗。

羅德隆指出，不僅是在ITER組織內(nèi)急需加大中方的供職人數(shù)，在國內(nèi)，核聚變理論、實驗及工程領域同樣有著巨大的人才缺口。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有具有豐富聚變核物理和工程經(jīng)驗的專業(yè)人員不足200人。而參照ITER計劃，到2020年，我國自主設計建造聚變實驗堆工程，所需專業(yè)人員就要1200人，這還只是一個保守的估計。

為徹底解決這一問題，今年3月底，科技部、教育部、中科院與中核集團在合肥聯(lián)合召開會議，討論核聚變?nèi)瞬排囵B(yǎng)問題，會后下發(fā)了《關于促進磁約束核聚變?nèi)瞬排囵B(yǎng)工作的指導意見》。

該文件提出，圍繞中國磁約束核聚變研究和ITER裝置建設與運行，以需求為導向，利用10年左右時間，培養(yǎng)2000名相關各類人才，逐步構(gòu)建起一個層次、布局、學科合理的磁約束核聚變科學與工程研究和技術(shù)研發(fā)的人才培養(yǎng)體系。

“這個人才培養(yǎng)計劃將只面對研究生，并且是多學科的，不僅包括核聚變物理的研究，還涵蓋工程、管理等多個方面。”羅德隆說。

“太陽”照常升起？

在羅德隆小的時候，科學家就預測，50年后，也就是現(xiàn)在，核聚變就能實現(xiàn)商用。但最新的預測是，核聚變的商業(yè)應用還需要等下一個20年、30年。不過，如今，ITER計劃讓人們看到了切實的希望，這是商業(yè)化應用的最關鍵一步。等到ITER計劃完成后，下一步就是建示范堆，那就是核聚變商用的前夜了。

然而，3月上旬的日本地震與海嘯，不僅打擊了全球核電，也使尚在襁褓中的ITER計劃受到?jīng)_擊。日本承擔了ITER計劃中20%的制造、建設任務。位于東京東北部100公里之外的日本原子能開發(fā)研究機構(gòu)Naka核聚變研究所，負責研制和測試反應堆裝置中磁體和加熱兩個系統(tǒng)。但該所建筑被地震破壞，其中，測試磁體的一個關鍵設施遭到嚴重毀壞。

對此，羅德隆透露說，“不排除讓別家來代替日本做這部分工作，但各方的生產(chǎn)線都是有限的，所以這樣的調(diào)整也是較困難的?！?/p>

ITER計劃總干事本島修也在上個月表示，除非絕對必要，否則他并不情愿將日本承擔的工作轉(zhuǎn)移到其他成員國。但如果在6個月內(nèi)不能修復該設施，他將另尋安排。新的日程表和可能的調(diào)整計劃都將于今年12月底之前出臺。

在技術(shù)上，羅德隆指出，最大的困難還是等離子體的控制問題，目前國內(nèi)外都已做了很多前期工作?！霸诳茖W研究上，可預見的障礙大多都是能克服的，問題是，一定還存在著不可預見的困難。不過我們有信心，預計到2050年左右，磁約束核聚變將能實現(xiàn)商用?！薄?/p>