簡介
國際熱核聚變實驗反應堆(簡稱國際熱核計畫,英文縮寫為ITER)早在1985年就由原蘇聯在美蘇日內瓦峰會上提出,1986年開始設計和籌建,1998年基本完成前期工作。國際熱核計畫將歷時35年,總投資額將超過100億美元。該計畫共有7方參與,分別是歐盟、中國、美國、日本、韓國、俄羅斯和印度。歐盟承擔40%的研發費用,其他6方各承擔10%
該計畫是為驗證全尺寸可控核聚變技術的可行性而設計的,其原理類似太陽發光發熱,即在上億攝氏度的高溫條件下,利用氫的同位素氘、氚的聚變反應釋放出核能。核聚變使用的氘、氚可從海水中提取,而且不產生溫室氣體及高放射性核廢料,因此被認為是未來人類能源的希望所在。
與目前的核電站不同,聚變反應堆從本質上講不會發生泄漏,所以國際熱核實驗反應堆和下一代核聚變反應堆不會發生重大事故。另外,它也不對環境和周圍居民構成威脅。
制訂背景
從上世紀50年代初美國和蘇聯分別開始秘密研究可控核聚變以來,半個多世紀過去了,全世界共建造了上百個相關實驗裝置。但科學家們在理論研究和實驗技術上遇到一個又一個難以逾越的障礙,人們距離最初的目標依然很遠。各國逐漸意識到,開展廣泛的國際合作才是加速實現核聚變能源利用的可行之路。1985年,當時的美國總統里根和蘇聯總統戈巴契夫在一次首腦會議上倡議,制訂一個核聚變研究的國際合作計畫;1986年,美、歐、日三方表示願意接受蘇聯有關合作計畫的建議;1992年,在國際原子能機構的框架內,上述四方首次簽署了國際熱核計畫工程設計協定,決定建設實驗反應堆。
蘇聯的解體使國際熱核計畫受到很大影響。隨後,美國也因自認為將在核聚變技術上領先其他國家而在1999年宣布退出,國際熱核計畫遭受到了前所未有的打擊。此時,日本和歐盟成為支持這一研究計畫的中堅力量。科學家對相關內容作了不小的調整,新的工程設計修改方案也終於在2001年圓滿完成。
修改後的計畫內容包括一座原型聚變堆在2025年前投入運行,一座示範聚變堆在2040年前投入運行。計畫推出後吸引了廣泛關注,不少國家都開始商談參與該計畫,美國也由於國內熱核聚變研究進展緩慢,開始擔心被國際熱核計畫聯盟甩在後面,於2003年2月宣布重新加入這一大型國際計畫。不久後,中國和印度也正式加入該計畫。
建設地
由於總投資額為99億歐元,該計畫的參與方將從中獲得巨大的科技和經濟利益。具備條件參加建設地角逐的只有日本和代表歐盟的法國,然而就是這樣一個純技術性的選址問題,卻因為美法在伊拉克問題等政治上的紛爭而鬧得沸沸揚揚。從2003年開始,美國明確支持日本為反應堆建設地,歐盟和法國則寸步不讓。由於有關爭論可能使國際熱核計畫再次面臨夭折危險,經過再三權衡,日本和法國都作出讓步,日本退出建設地競選,法國則許諾將一些分支項目設在日本,並讓更多日本科學家前往法國參與建設和研究工作。2005年6月,有關各方在俄羅斯首都莫斯科達成協定,決定法國南部馬賽附近的卡達拉舍將成為國際熱核計畫的建設地。這一決定終於使法日兩國關於建設地的博弈塵埃落定。
運行開發意義
國際熱核計畫是目前世界上僅次於國際空間站的一個大型國際科學工程計畫。根據簽署的協定,國際熱核計畫的實施將歷時35年,其中建設階段10年,運行和開發階段20多年。由於投資巨大,時間跨度長,技術挑戰十分艱巨,科學家預計,即使將有關設施建好以後,核聚變研究也需要幾十年的時間才能真正獲得成果。儘管如此,成百上千的各國科學家長期聚集法國卡達拉舍,交流經驗、提高科研水平,這本身將極大地促進各國的新能源研究,並最終造福於人類社會。
中國加入
2006年21日,世界矚目的人類開發新能源的宏偉計畫——國際熱核聚變實驗堆計畫(簡稱國際熱核計畫,英文縮寫ITER)全面啟動,包括中國、歐盟、美國、俄羅斯、印度、日本、韓國在內的7方代表,在巴黎簽署了聯合實施協定及相關檔案。科技部部長徐冠華率領中國代表團參加了簽字儀式,並代表中國政府在協定上籤字,標誌著我國正式加入國際熱核計畫。國際熱核計畫是目前世界上僅次於國際空間站的大型國際科學工程計畫,也是中國參加的規模最大的國際合作項目。它將首次建造可實現大規模聚變反應的聚變實驗堆,是人類受控核聚變研究走向實用的關鍵一步,因此備受各國政府與科技界的高度重視和支持。
聚變實驗堆的原理類似太陽發光發熱,即在上億攝氏度的超高溫條件下,利用氫的同位素氘、氚的聚變反應釋放出核能。與原料有限且後處理困難的核裂變技術相比,核聚變能源使用的原料可從海水中提取,而且不產生溫室氣體及高放射性核廢料。由於原料取之不盡,以及不會危害環境,因此被認為是未來人類能源的希望所在。 該計畫於1985年發起倡議,1988年開始研究設計工作,2001年完成工程設計。此後,參與各方進行了長達5年的談判,中國於2003年決定正式參加談判。如今,計畫終於正式啟動,根據7方的協定,計畫將歷時35年,參與各方完全平等地享有項目的所有科研成果和智慧財產權。根據談判結果,反應堆將建在法國。
徐冠華在發言中表示,今天是人類探索聚變能源開發的一個歷史性時刻,是各國通過合作尋求解決人類面臨的能源和環境問題、實現人類可持續發展的新的里程碑。前不久,中國自行研製的全超導托卡馬克EAST核聚變實驗裝置已經成功調試並初步放電。由於它與國際熱核聚變實驗反應堆有相似的位形,其運行將為國際熱核計畫的前期研發做出貢獻。 我國加入國際熱核計畫,既是從根本上解決能源問題的戰略需要,也有著多方面的現實意義。該計畫是核科學技術、超導技術、電漿技術、機器人技術等的綜合集成,可拉動我國相關領域的技術發展。同時,全面參加計畫的建設和實驗,可全面掌握國際熱核聚變實驗堆的知識和技術,培養一批聚變工程和科研人才,有可能在較短時間、用較小投資使我國核聚變能研究在整體上進入世界前沿。