世界上最复杂实验遭遇坎坷,通往终极能源之路何日坦平.docVIP

世界上最复杂实验遭遇坎坷,通往终极能源之路何日坦平 1985年11月，美国“空军一号”抵达日内瓦时，那里的天气阴沉而寒冷。美国总统罗纳德·里根（Ronald Reagan）到此是为了会晤苏联新任领导人米哈伊尔·戈尔巴乔夫（Mikhail Gorbachev）。里根认为，当时世界面临核战浩劫的风险很高，于是想缩减美苏两个超级大国日渐膨胀的军备库，而戈尔巴乔夫同样也意识到军备竞赛正在拖垮苏联的经济。但是，双边会谈很快陷入僵局。里根在苏联历次入侵别国的问题上指责戈尔巴乔夫，而戈尔巴乔夫则抓住星球大战计划，一个试图将所有来袭核弹头拦截在外太空的野心计划，来反击里根。会晤濒于破裂。到清晨5点，双方同意发表一个不包含任何实际承诺的联合声明，在声明的最后，几乎是脚注的位置，里根和戈尔巴乔夫加入了一个含糊不清的保证，即两国将“本着全人类的共同利益”开发一种新能源。上述脚注最终付诸实际，成为一个项目，时至今日，这个项目已经演变成可谓是21世纪人类最宏大的科学活动，一场复杂实验技术的“交响乐”。如果一切顺利的话，它将一劳永逸地解决人类能源危机。这就是ITER（International Thermonuclear Experimental Reactor），全称“国际热核实验反应堆”，它要在地球上制造出“太阳”，消耗50兆瓦的能量，却会输出10倍于此、达到500兆瓦的动力，所需要的仅仅是宇宙中最丰富的物质：氢。该项目将着眼于原理论证，希望最终描绘出的技术，能填满人类对能源的无尽索求。各个项目参与国的政治家对推动该项目的热情一直不减。但正如催生出该项目的首脑会谈一样，ITER也不负众望。预算已经翻倍再翻倍，工程技术上的问题又总是被一再敷衍。一些技术流程也很繁琐，比如参与国不是集中资源一同开发，而是先在各自国家生产零零碎碎的组件，再运到法国南部ITER所在地去组装。整个过程好比一个人先从网上订购一堆螺母、螺栓和支架，然后试图在后院捣鼓出一架波音747客机来。结果自然如冰上行舟，将近一年前ITER还只是地上一个10多米深的大洞，直到最近才刚刚把约100多万立方米的混凝土填下去。项目投入运行的日期也从2016年推至2018年，再推至2020年底。首次净能量输出实验起码要等到2026年，此时距项目开工已20年。即便如此，ITER还只是这种公认新能源的序幕，就算ITER获得成功，之后还要建造第二代的测试反应堆，只有这些反应堆都运行正常，各地才会建造能够并网发电的核聚变电站。ITER只是第一步，整个计划将为期数十年，甚至上百年。该项目的支持者提出，从长远来看，为了满足世界对能源的持续需求，ITER是我们唯一的希望。但即便是这些支持者，也不得不打消对ITER乌托邦式的期望。目前看起来，该项目只是靠制度惯性维持着，毕竟对各国政府而言，做一个一成不变的参与者总比成为众矢之的的退出者要容易些。瓶中烈日理论上，核聚变是最完美的能源。它建立在一个几乎人所共知的物理原理之上：能量等于质量乘以光速的平方。由于光速很大，所以该公式意味着只需要非常小的一点质量就能产生巨大的能量。所有的核反应都基于上面这条宇宙基本法则，在常见的核电站中，比较重的铀原子核分裂成更轻的原子核，在此裂变（fission）过程中，铀原子核有很小一部分质量直接变成能量。聚变（fusion）过程基于同样的原理，但过程刚好与裂变相反，轻原子核比如氢核发生碰撞，产生氦核，而氦核的质量要略小于参与碰撞的氢核质量之和，消失的那部分质量就直接变成了能量。就单位质量而言，聚变燃料可以释放出三倍于铀裂变的能量，更重要的是，氢的贮量要远比铀丰富，而且聚变产生的氦废料没有辐射污染之虞。“聚变让人着迷”，为ITER协调奔走多年的韩国科学家李秀景（Gyung-SuLee）说：“它就像中世纪的人们追寻的炼金术一般，它是能源研究的‘圣杯’。”李秀景是聚变能源的积极拥护者。1980年，他来到美国，成为芝加哥大学的一名研究生，专攻量子场论这一物理学中的硬骨头。但是美国改变了他的想法，“在美国，金钱就是一切”，他回忆道，而量子场论只能带来思想上的收获。于是，他开始寻找一个更实用的学习目标，最后选择了聚变，因为“聚变兼具科学和工程上的挑战性”。而且聚变美梦一旦成真，带来的影响也是巨大的，能量会唾手可得、轻贱如土，石油、天然气等化石能源将变得无关紧要，世界将为之转变。像李秀景这样的科学家已经为聚变神魂颠倒了半个世纪。在他之前，已经有很多人都宣称黎明即将来临，其中有些的确是哗众取宠之辈，更多的人不过是犯了一个简单的错误。聚变桀骜难驯，自然一次次斩断了人类的梦想。最主要的困难来自这个“聚”字，因为氢离子会相互排斥，所以科学家必须将它们紧压在一起，产生聚变。ITER的策略是在一个磁场囚笼中加热氢原子，它采用的磁场囚笼形式被称为托卡马克（tokam