核聚变研究攻坚战 [复制链接]

第7版(国际专页（科技）)
专栏：成果综述

　　核聚变研究攻坚战
张友新
核聚变能被科学家誉为“地球上的太阳”。多年来，发达国家竞相研究开发核聚变技术——当代高科技领域之一。
重大进展
为实现受控热核聚变，必须创造临界等离子体的３个必要条件：把氘和氘等轻元素加热到１亿至２亿摄氏度的超高温，使中子密度达到１立方厘米５０万亿个，使能量约束时间达到１秒以上。实现核聚变有多种方法，如激光受控、电子束受控等，其中“托卡马克”型磁场约束装置尤为引人注目，它在实现这３个条件方面取得了重大进展。
早在１９８６年，美国普林斯顿巨大的托卡马克聚变反应堆（ＴＦＴＲ）就产生了２亿摄氏度的创纪录的高温（相当于太阳中心温度的１０倍），从而达到在商业上可代替核动力所需的能量。美国能源部认为，这是开发聚变能的“重要里程碑”。
去年底，苏联热核装置“托卡马克—１５”启动。据苏联《消息报》报道，该装置占几座建筑物，１５００吨重，是多项尖端技术成就的结晶；其等离子体的温度将为１亿摄氏度，密度足够保持热核聚变反应的稳定性。苏联科学家认为，这个热核装置正在向实用的反应堆迈进。
欧洲联合环形装置（ＪＥＴ）是经过改良的托卡马克型，它已经能够创造发生核聚变的３个必要条件。据日本《科学新闻》今年１月报道，ＪＥＴ温度已经达到１．５亿摄氏度，能量约束时间达到１．２秒，粒子也达到了希望的密度。欧共体宣布：它在热核聚变方面已居世界领先地位。
日本于１９８２年制定了核聚变开发战略，其托卡马克型聚变装置“ＪＴ—６０”的“高频加热”装置是通过电磁波加热等离子的，用这种方法攻下了在短时间内连续运转的难题。
联合攻关
据认为，核聚变研究面临的主要技术难题是，核聚变装置获得的高温难以保持，前述的３个必要条件难以同时达到希望的程度，加上耗资巨大，因此需要各国携手研究开发。美国前总统里根和苏联领导人戈尔巴乔夫在１９８５年日内瓦会谈中提出了各国联合研究的设想。经过２年多的酝酿和准备，由美国、苏联、欧共体和日本组成的“国际受控热核试验集团”，决定实施联合建造核聚变反应堆计划。
合作计划的第一阶段（１９８８年），４方就等离子体电流、等离子体室和线圈大小等参数达成协议；第二阶段（１９８９年），扩大参数的研究范围和对装置进行分析，制定出一套概念设计、造价估计和选址条件；第三阶段（１９９０年），进行实验堆的总体设计和必要的研究和开发。然后在此基础上于１９９３年建造“国际热核试验反应堆”，它将比任何国家试图建造的核聚变反应堆都大。联合研究中心设在联邦德国慕尼黑附近的加尔兴。今后几年将是受控核聚变研究的关键时期。
室温核聚变
美国犹他大学两位教授独辟蹊径，取得了在室温条件下实现核聚变的重大突破。自３月２３日公布这一成果之后，匈牙利、波兰、苏联、捷克斯洛伐克和巴西等国的科学家分别宣布，他们也成功地实现了室温条件下的核聚变。目前，莫斯科大学将全面铺开对这一新现象进行基础研究的广泛计划。美国犹他州迅速拨款５００万美元，支持室温核聚变的研究。意大利科研部长强调将把室温核聚变试验置于“最优先的地位”。
另外，低温试验有进展。科学家在改进室温核聚变的试验中，意大利在零下１５０摄氏度实现了核聚变，民主德国也在低温下实现了核聚变。
眼下，在核聚变研究领域，科学家们兵分几路攻核聚变。尽管室温核聚变距实用化的目标还有漫长的路程，却被誉为“试管中的太阳”，是个突破。科学家认为，这项成果打开了通往获得低成本核能的大门。如果核聚变实用化，那么从浩瀚海洋中提取的能源足够人类使用几百亿年。（附图片）
庞斯和弗莱希曼教授使用的“试管聚变”装置的示意图。
欧洲用最新工艺安装的托卡马克型核聚变试验装置“Tore　Supra”，现已投入使用。图为该装置的核聚变试验室。