（热点）“人造太阳”的中国力量

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7月28日，国际热核试验反应堆(iter)重大项目安装正式启动。图为安装地点。照片由iter官方网站提供

中国环行器一号作为我国核聚变领域第一个大型科学工程装置，为我国核聚变事业奠定了坚实的基础，培养了一支人才队伍。图为中国循环器2号A (hl-2a)。图片由中国国际核聚变能源项目执行中心提供

7月28日，国际热核试验反应堆(iter)重大项目安装正式启动。图为安装地点。照片由iter官方网站提供

在法国南部卡达哈什(Kadahash)180公顷的项目现场，重达1250吨的国际热核聚变实验堆(iter)的杜瓦(Dewar)基地已经稳定地降落在Tokamak装置基坑内的临时支架上，这意味着iter主机设备的安装已经开始。

7月28日，国际热核试验反应堆项目重大项目安装启动仪式在国际热核聚变实验堆国际组织总部举行。根据国际热核聚变实验堆国际组织总干事的评价，这标志着国际热核聚变实验堆从原成员国制造部件的建造阶段正式过渡到装置的组装阶段。

童谣里唱的那种太阳，有望被人类一点点变成现实。他们想利用国际热核聚变实验堆(iter)程序来模仿太阳能产生的过程，将氢同位素聚合成氦，释放出取之不尽的核聚变能量。

Iter计划承载着人类和平利用核聚变能源的美好愿望。法国总统马克龙评论说这是未来的希望，韩国总统文在寅称赞这是人类历史上最伟大的科学工程。

耗资100多亿欧元，吸引全球顶尖科学家和工程师参与，参与各方总人口超过全球人口的一半。对于本世纪最雄心勃勃的能源科技合作项目，中国习近平主席在启动仪式上的贺信中说，自该计划实施以来，中国始终坚持其国际承诺，中国企业和研究人员承担了沉重的负担，与国际同行共同努力，为该计划的顺利实施贡献了中国的智慧和力量。

100亿入场费加入俱乐部

地球上所有事物赖以生长的光和热，都来源于太阳核聚变反应后释放的能量。支持这种聚变反应的燃料氘在地球上有丰富的储量，可供人类使用数十亿年。

如果能造一个人造太阳发电，人类就能完全实现能源自由。

理想很美好，现实很骨感。

最突出的一个问题是，用什么容器来装核聚变？

在地球上使用核聚变能源，要求等离子体离子温度在人工控制下达到1亿摄氏度以上。目前地球上最耐热的金属材料钨的熔化温度超过3000度。这意味着在1亿摄氏度的温度下，我们找不到一个装有如此高温等离子体的容器。

从20世纪50年代开始，我国开始研究可控核聚变领域，1965年，在四川乐山成立了西南物理研究所(现为中国核工业集团公司核工业西南物理研究所)。

不同的技术路线变了。最后，苏联科学家提出的托卡马克方案遍地开花，国际核聚变研究的重点转向了托卡马克。

20世纪80年代，作家莫然参观了位于四川乐山108石梯荒山上的中国核聚变研究基地，他这样描述:虽然研究所的房间像个山洞，但我们的科学家有自我牺牲的精神。在这样的环境下，他们生产了中国循环器一号，光是设计图就高达三层。

中国环行器一号作为我国核聚变领域第一个大型科学工程装置，为我国核聚变事业奠定了坚实的基础，培养了一支人才队伍。

20世纪90年代，我国用羽绒服、牛仔裤、瓷器等日用品取代了苏联t-7半超导托卡马克装置。

当时经济非常困难，t-7和它的低温系统主要靠自己的力量进行了根本改革。1994年，更名为ht-7的科学仪器研制成功，使中国成为继俄罗斯、法国和日本之后第四个拥有超导托卡马克装置的国家。

但在探索过程中，越来越多的国家的研究者意识到，人造太阳能科学装置规模大、建设周期长、投资成本高，任何一个国家都不可能闭门造车解决所有问题，需要借助各方力量。

1985年，美国和苏联领导人为此提出了iter计划。

但在2001年之前，这个强大的俱乐部将中国拒之门外。当时除了思想上的排斥，主要还是因为中国的科研水平不高。

2001年，由于美国的退出，iter成员国希望扩大参与国的范围，以共享资金。中国借此机会再次申请加入。2003年，它正式以平等伙伴的身份加入国际热核聚变实验堆，并协商以高额入场费加入该俱乐部。每个成员国至少要承诺10%的投资，大概100亿人民币左右。

当时的碳排放问题没有那么迫切，雾霾和空气污染问题也没有那么严重。

中国参与国际热核聚变实验堆是为了向世界展示中国是一个负责任和有能力的国家。2017年，在国际热核聚变实验堆10年回顾与展望会议上，前科技部部长徐冠华回忆了自己参加国际热核聚变实验堆谈判的经历，表示中国应积极参与国际高技术俱乐部，这是出于国家利益，不应因为自身原因而错失良机。

2006年，在中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国的参与下，签署了《国际热核试验反应堆(iter)联合实施协议》。计划在法国联合建造世界上最大的超导托卡马克实验堆。

这是中国平等参与的最大的国际科技合作项目。其中，中国承担了约9%的采购包开发任务，包括磁体支架、校正场线圈系统、磁馈系统、包壳第一壁等18个采购包。

法律驱动的创新

对于参与谈判的中国国际核聚变能源计划执行中心主任罗德龙来说，2003年至2006年的日历充满了艰难和曲折。因为这是中国第一次从平等设计游戏规则的一开始就介入，这对于我们来说是一个新的尝试，所以每个谈判团队都认真研究文件，认真考虑如何最大限度地保护我们的国家利益。每次谈判前，他们都加班讨论这些议案，讨论如何制定高案和低案，如何组织好这次谈判。

罗德龙回忆说，当时团队同意先拿下超导采购包，因为iter是磁约束聚变装置，超导材料是核心内容。虽然我们能不能成功，但我们不知所措。

作为世界上最大、最复杂的在建托卡马克装置，iter接近北京天坛大小，高30米，直径30米，重23000吨。

虽然国内有很多托卡马克装置，但iter并不是简单的放大，而是需要从总体设计、技术、材料等方面解决新的关键问题。然而，即使在过去的小型托卡马克装置中，中国也一直使用进口超导材料。

能做的一定要自己去做，做不到的一定要通过创新自己去做。罗德龙说，这是中国参与国际热核聚变实验堆(iter)项目时一直坚持的理念和原则。

Iter需要这种超导股线，需要拉出几万根直径在0.8 mm以内的细丝。最重要的是这样一个精细的超导线圈，最短长度为1 km。

一方面主张立足国内R&D，另一方面为了保证项目进度，罗德龙采用了挑战性的方法:他建议承担任务的西方超导材料技术有限公司购买一些进口超导材料备用，进行对比验证。如果公司在一定时间内无法开发，考虑到项目进度，需要使用进口材料进行相关认证活动；但是，如果使用进口材料进行认证，也必须使用进口材料进行后续生产。

挑战法给超导公司的R&D团队带来了很大的压力。一开始最多拔个一二百米，线断了，材料浪费了。研究人员努力工作，最终在10个月的有限时间内完成了技术研究。

现在的拉丝1公里以上都不会断，性能比国外好。罗德伦对比赛结果很满意。

在短板领域实现破冰

由于方案的调整，直接面对上亿度核心的第一面墙，最终将承受每平方米0.5 MW到4.7 MW的热量，一公斤钢可以瞬间熔化。中国承担了国际热核聚变实验堆第一面墙12%的开发任务。

负责此项任务的中国核工业集团公司西南物理研究所牵头研发首个墙体采购包的半原型构件，并于2016年成功通过高热负荷试验，在通过认证方面处于世界领先地位。鲜为人知的是，作为iter屏蔽包层项目承担单位的项目负责人，陈继铭和他的团队奋斗了近12年，克服了特殊材料、连接技术和高可靠性等一系列问题。

在短板设计领域，中国也实现了破冰，中国团队设计优化了中国方案，大大增加了中国在iter电源采购包中的贡献份额，为我们以后领导iter电源系统开发、项目管理等任务打下了良好的基础。

2017年，活跃在聚变研究领域的研究人员聚集一堂，讨论国际热核聚变实验堆计划和全球聚变能源研发的未来之路。来自国际聚变行业的30多名外国专家和10多名中国专家起草并签署了《北京聚变宣言》。宣言支持中国聚变能源发展，认为中国按时向国际热核聚变实验堆交付高质量的组件，表明中国在国际热核聚变实验堆中发挥着重要作用，并进一步倡导世界聚变行业的科学家在聚变能源相关技术的研发方面加强合作。

完成这项任务就是信守承诺，勇敢面对整个iter项目的困难就是勇敢承担重担。罗德龙说，中国和国际同行共同努力，为这一计划的顺利进行贡献了中国的智慧和力量，这是有长期积累和努力支撑的。

千万不要去做，去做，甚至比其他国家做的更好

在最初的设计版本中，蒸汽冷凝罐被设计成一个整体，并放置在整个iter装置的顶部。

但2016年，新任命的iter总干事主张，由于之前的设计存在安全隐患，应改变原设计，将蒸汽冷凝罐分解成4个，在基础建成前埋在地下。当时基础已经开挖，这意味着蒸汽冷凝罐的生产计划和供应时间大大提前。

原蒸汽冷凝罐供应商暂时领先。根据程序，国际热核聚变实验堆为所有参与者组织了一次公开招标。

中国广东核电工程有限公司率先与苏州天沃科技有限公司组成联合体，首次通过国际招标直接获得iter任务。从招标开始到最终如期交付的两年多时间里，联合体两个单位克服了生产周期短、设计变更大、标准要求高、协调接口多等诸多困难，确保了工程进度。

这样的故事还有很多。

Pf6线圈相当于两架波音747飞机的重量，是世界上研制成功的最大、最难的超导磁体，对iter的正常运行起着至关重要的作用。

中国科学院合肥研究所等离子体研究所已完成该部件研发6年。国际热核聚变实验堆国际集团已经对所有关键制造过程和部件进行了一次性认证。

2018年左右，一个更重要的任务正在向中国招手。Iter组织发布了主机tac1安装招标部分的招标文件。

这是iter实验堆托卡马克装置最重要的核心设备安装项目，也是iter迄今最大的合同项目。罗德龙告诉记者，iter有很多安装包，但tac1安装招标项目就像核电站核岛的反应堆和人心，其重要性不言而喻。主要工作是安装杜瓦瓶结构以及杜瓦瓶结构和真正的空容器之间的所有系统。

项目难度也不一般。杜瓦基座作为托卡马克装置中压力容器的基座，起重量为1250吨，设备最终定位偏差小于2 mm。

与以往不同的是，以CNNC为首的中法五家成员单位组成了中法财团，共同投标，最终中标。

我们对此很感兴趣。最重要的是这个采购包最能体现技术能力和管理能力。经过全面权衡，我们决定集中力量投标。中国核电工程有限公司副总经理李强用两个第一来形容这一事件的划时代意义。中国核能单位首次以总承包形式成功参与国际大型科学工程项目，中国首次参与国际大型核研究设施建设。

通过参与国际热核聚变实验堆项目，我们已经做了很多以前做不到的事情，而且做得更好，甚至比其他国家更好。罗德龙最后说，通过国际合作，中国在国际核聚变领域有更大的发言权。

在中国，必须有一盏由聚变能点亮的灯

当可控聚变有朝一日实现时，将为人类提供取之不尽、用之不竭的清洁能源，研发过程中的中间技术也将极大地推动社会经济的发展。中国核工业集团公司西南物理研究所所长段旭如表示，人工太阳作为一个大型科学项目，依赖于很多学科的发展，其发展可以促进这些学科的发展。

罗德龙没有想到，当年的无心插柳，催生了国内的融合产业链。即使在该行业，向iter提供商品的公司已经成为没有认证的高质量产品的代名词。

经历了挑战法的西方超导公司积极拓展超导材料在国内外市场的应用领域，特别是成功成为西门子核磁共振超导线材的合格供应商。

在加入iter之前，我们在国际主流聚变会议上几乎没有发言权。如今，越来越多的中国学者应邀发表主旨演讲、口头报告，甚至担任会议主席。但罗德龙表示，加入iter后，中国逐渐走向世界聚变舞台的中心。

借助中国首台偏滤器形核聚变实验装置(hl-2a)和世界首台全超导非圆托卡马克核聚变实验装置(east)，中国与全球120多家聚变研究机构建立了合作关系。每年平均有500名国际专家来华，与国内相关聚变研究机构开展合作研究。

Iter不是直接商业应用的电站，而是实验反应堆，是让科学家做实验，探索和平利用聚变能发电的科学和工程可行性，为实现聚变能商业应用奠定基础，否则就是别人的婚纱。罗德龙说，加入iter的另一个主要任务是培养人才。

iter推广过程也是中国核聚变工程人才和团队不断储备的过程。

起初，中国在国际热核聚变实验堆只有20名工作人员，是所有国家中人数最少的。按照中国9%的贡献率，应该有40-50人的名额。如今，国际热核聚变实验堆(iter)组织中的中国员工人数持续上升，占近10%，在欧盟以外的六个缔约方中排名第一。

截至2016年底，已有3400多名科学家和2700多名研究生参与了iter国内专项研究项目，这将为中国未来自主设计建造核聚变示范堆乃至商用反应堆奠定人才基础。

随着我国磁约束聚变领域科技水平的快速提高，我国科学家也提出了我国核聚变能源研发的建议路线图，如针对我国聚变工程试验堆的长期未来cfetr。

罗德龙表示，加入iter Club不仅是出于战略能源考虑，更重要的是，通过这样一个国际平台，中国在多个高科技领域、人才培养和项目管理方面实现了跨越式发展。

在未来，科学研究中大多数可预见的障碍都可以克服。问题是肯定还有不可预见的困难。比如今年的疫情，会对整个项目的进度产生一些影响。但罗德龙表示，大家还是有信心在2025年底实现第一次等离子体放电。

iter这个词在拉丁语中是“路”的意思。回顾过去，人类很早就知道核聚变的道路。

有人问:我们有生之年能看到真正的人造太阳吗？

中国工程院院士李建刚坦言，要将这些成果投入商业使用，转化为每个家庭都能使用的电力，可能至少需要几十年的时间，但他坚信，在我的有生之年，一定会有一盏灯能被聚变能点亮。这盏灯必须而且只能在中国。(记者陈郁)