
资料图:中国自行设计的全超导托卡马克EAST核聚变实验装置
国际热核实验反应堆(ITER)组织正式成立,标志着人类能源革命进入实践阶段
ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor),即国际热核实验反应堆计划,是目前全球规模最大的核聚变国际合作项目。该计划于2006年由中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度七方共同签署协定正式启动,旨在通过建造和运行一座托卡马克型核聚变实验装置,验证聚变能作为清洁、可持续能源的可行性。ITER装置的核心目标是产生500兆瓦聚变功率,输入功率仅需50兆瓦,实现能量增益因子(Q值)≥10,从而为未来商用聚变堆奠定科学和工程基础。
核聚变是太阳等恒星的能量来源,因此ITER被称为“人造太阳”。与核裂变不同,聚变反应利用的是氢的同位素——氘和氚,在极高温度下(约1.5亿摄氏度)聚合形成氦和中子,同时释放巨大能量。氘可从海水中大量提取,氚则可通过中子与锂的反应在线生产,因此燃料几乎取之不尽。聚变反应不产生长寿命放射性废料,不排放温室气体,具有本质安全特性,被视为人类能源问题的终极解决方案之一。
ITER计划的实施历程:自1985年美苏首脑倡议、1988年概念设计启动以来,ITER经历了长达数十年的谈判、选址与建造准备。2006年协定签署后,ITER组织在法国南部卡达拉舍(Cadarache)设立总部,2010年场址破土动工,2020年正式开始核心装置组装。截至目前,ITER已完成托卡马克复杂系统的约75%建设工作,第一等离子体计划推迟至2030年代初期实现。尽管面临新冠疫情、供应链问题和技术挑战,各参与方仍在持续投入资源,全球超过一半人口(35亿人)所代表的国家通过该计划共同推进这一人类壮举。
中国作为ITER计划重要成员,承担了约10%的建设费用(约46亿欧元的10%),并获得了全部知识产权。中国科学家在超导磁体、包层模块、电源系统等关键组件中做出了显著贡献。同时,中国自主建设的东方超环(EAST)全超导托卡马克装置已取得多项世界纪录,为ITER提供直接运行经验。专家指出,ITER的成功将决定人类能否在2035年之前实现聚变能商用化,从而对全球能源格局、气候变化和可持续发展产生深远影响。
欧盟委员会于2007年10月24日宣布ITER合作协定正式实施,该时间点被视为人类大规模利用清洁核聚变能的起点。如今,ITER项目已进入最关键的集成建设阶段,各成员国正加紧调试与安装,预计将在本世纪中叶实现首个聚变发电厂的并网示范。ITER计划不仅代表科学与工程学的最高成就,更是全球合作解决能源危机的象征。