7月2日消息，歷經(jīng)20年，國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃（ITER）的巨型環(huán)形磁鐵終于完成設(shè)計(jì)和交付。根據(jù)ITER官方發(fā)布的消息，19個(gè)巨型線圈都已運(yùn)抵法國(guó)南部，為這個(gè)巨型核聚變項(xiàng)目的首次等離子體實(shí)驗(yàn)鋪平了道路。

ITER是一個(gè)由35個(gè)國(guó)家合作建造的托卡馬克項(xiàng)目，旨在測(cè)試核聚變作為能源的可行性。托卡馬克是一個(gè)甜甜圈形狀的容器，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場(chǎng)，通過聚變反應(yīng)燃燒等離子體來(lái)產(chǎn)生能量。

核聚變是指兩個(gè)或兩個(gè)以上輕原子的原子核結(jié)合形成一個(gè)新的原子核的反應(yīng)，在這個(gè)過程中釋放出大量能量。這與核裂變不同，后者通過分裂重原子核釋放能量并產(chǎn)生放射性廢物。核聚變自然發(fā)生在恒星內(nèi)部，為恒星提供能量，但在地球上卻無(wú)法自然發(fā)生。然而，物理學(xué)家和工程師可以在實(shí)驗(yàn)室中使用托卡馬克裝置或激光實(shí)現(xiàn)核聚變。雖然聽起來(lái)很簡(jiǎn)單，但真正的難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，使其產(chǎn)生的能量超過引發(fā)反應(yīng)所需的能量，理論上這將能夠提供無(wú)限的能源。

托卡馬克通過磁鐵來(lái)控制和約束等離子體。ITER的環(huán)形磁場(chǎng)線圈將被冷卻到零下269攝氏度，使其成為超導(dǎo)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(xué)家能夠控制真空容器內(nèi)的聚變反應(yīng)。

ITER實(shí)驗(yàn)堆將比其他任何托卡馬克裝置都要大，其中央螺線管磁鐵由6個(gè)110噸重的磁鐵模塊組成。整個(gè)托卡馬克裝置的重量將達(dá)到驚人的23000噸，磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)將比地球磁場(chǎng)強(qiáng)30萬(wàn)倍。等離子體將被加熱到1.5億攝氏度，是太陽(yáng)核心溫度的10倍。根據(jù)上個(gè)月在第34屆ITER理事會(huì)上提出的新基準(zhǔn)，ITER預(yù)計(jì)將于明年啟動(dòng)首次等離子體實(shí)驗(yàn)，第一次聚變反應(yīng)計(jì)劃在2035年進(jìn)行。更新后的具體時(shí)間表將在本周三的新聞發(fā)布會(huì)上公布。

ITER項(xiàng)目由前蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人戈?duì)柊蛦谭蚝兔绹?guó)前總統(tǒng)里根于1985年首次提出，但項(xiàng)目直到2005年才最終確定。近20年后，托卡馬克裝置仍未投入實(shí)驗(yàn)。據(jù)報(bào)道，ITER的成本自啟動(dòng)以來(lái)已經(jīng)增長(zhǎng)了四倍，最近估計(jì)項(xiàng)目耗資超過220億美元。技術(shù)缺陷和新冠疫情都導(dǎo)致了項(xiàng)目的延遲。

人們老生常談的是，核聚變能成為能源永遠(yuǎn)是50年之后的事情。它似乎總是超越了當(dāng)前的技術(shù)，人們總是被告知“這次會(huì)不一樣”。ITER項(xiàng)目的目的是驗(yàn)證核聚變能源的技術(shù)可行性，但重點(diǎn)并不在于經(jīng)濟(jì)可行性。對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)可行性是另一個(gè)棘手問題。核聚變發(fā)電不僅要成為一種技術(shù)上可行的能源，還要成為能并入電網(wǎng)的能源。

核聚變被視為能源物理學(xué)的圣杯，是結(jié)束人類對(duì)化石燃料依賴的一種方式。但它不會(huì)很快到來(lái)，不足以解決當(dāng)前日益惡化的氣候危機(jī)。換句話說(shuō)，即使ITER項(xiàng)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(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置在2022年在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)生的能量大于促使反應(yīng)發(fā)生的能量那樣，人類離實(shí)現(xiàn)聚變能源越來(lái)越近了，但還有很長(zhǎng)的路要走。（辰辰）