央視網消息：聚變核能是一種全新的能源形式，未來它有望徹底解決人類的能源問題。為此，包括中國在內的7方三十多國開啟了目前世界上最大的科學合作工程——國際熱核聚變實驗堆計劃。近日，由我國自主研發制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權威機構認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。

上圖是我國科研人員通過12年時間研制成功的全新材料。不久，它就將送往歐洲參與到國際熱核聚變實驗堆的工程建設當中。這個工程還有一個更加形象的名字：叫做“人造太陽”。而這塊材料，將構成這個人造太陽里最為核心的結構。

國際熱核聚變實驗堆計劃，英文簡稱ITER，是目前全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一。目的就是實現可以控制的核聚變反應，計劃在2019年先在法國建設一個實驗堆。由于熱核聚變實驗堆產生能量的原理和太陽發光發熱的機理相似，因此也有了“人造太陽”的美名，而要構建起“人造太陽”的核心，這就需要特殊的材料筑起一道“防火墻”，來抵御裝置內部上億度的高溫環境。

在整個國際熱核聚變實驗堆計劃中，有多個國家在研制這樣的高溫核心材料，而中國科學家承擔研制的這種材料，處于反應堆最核心位置，直接面對高溫聚變物質，因而被成為反應堆的“第一壁”。ITER的設計方案要求，第一壁要承受每平米4.7兆瓦的熱量，這幾乎可以瞬間將一公斤的鋼鐵融化。

核工業西南物理研究院聚變堆與材料研究室主任 諶繼明：實際上ITER的專家，心里頭也沒底，到底這個能不能耐得住這個4.7兆瓦每平方米的熱度。通過我們自主研發的部件，我們成了世界上第一家通過高熱負荷實驗認證，也可以說我們率先拿到了生產許可證。所以這對ITER來說是個很大的貢獻。

核工業西南物理研究院副院長 段旭如：第一壁是ITER的一個核心部件，中方掌握這些技術，對未來咱們自主建造自己的（熱核）聚變堆，有很大的促進作用。

核聚變：人類未來能源問題的希望

核聚變是核能的一種重要形式之一，有人甚至說，如果掌握了核聚變技術，人類不再需要爭奪能源而進行戰爭，對人類發展起到深遠的影響。那這究竟是一種什么樣的能源呢？

核能是通過核反應從原子核釋放的能量，目前，我們常見的核電站，利用的就是這樣的能量。只不過，目前核電站主要是把比較重的原子分裂成較輕的原子而釋放能量，這個反應過程就被成為核裂變。而正處于研究階段的核聚變，則正好相反。

核工業西南物理研究院副院長 段旭如：核聚變是較輕元素的原子聚合在一起，生成較重元素的原子，它同時要釋放出能量。

其實這樣的核反應離我們并不遙遠，每天照耀地球的太陽，它的光和熱就來自于自身內部緩慢持久的核聚變。因此，在人工控制下實現穩定的核聚變的設施，也就自然地被成為“人造太陽”。和普通能源相比，核聚變的優勢明顯，首先，燃料的來源非常豐富。

核工業西南物理研究院副院長 段旭如：核聚變的能源主要是氫的同位素，氘和氚的劇烈反應。一升海水里面的氘，如果它全部聚變反應的話，產生的能量相當于燃燒三百升汽油產生的能量。另一個方面，它的環境可接受性比較好，因為聚變反應，產生的產物是氦，氦本身不具有放射性。

能量巨大又安全環保，核聚變一直以來被人們視為解決未來能源問題的希望。早在1952年，人類就實現了人工核聚變，只不過使用的是這樣的方式。

氫彈的巨大能量正是來自核材料劇烈的聚變反應，但這樣的瞬間釋放只能帶來毀滅性的效果，如何讓這樣的能量在人的控制下緩慢有序地釋放出來，這是在第一枚氫彈爆炸后的64年里人類一直在試圖攻克的課題。

核工業西南物理研究院副院長 段旭如：在研究過程中發現還有很多挑戰沒有解決，靠一個國家的實力來攻克，現在還有難度。

正因如此，1985年，國際上開始倡議多國共同合作開展受控核聚變反應堆的研制工作，這就是后來的ITER項目。2006年，包括我國在內的7個國家和地區簽訂協議，國際熱核聚變實驗堆項目正式啟動，這也是我國參與的規模最大的國際科學合作項目。專家表示，隨著ITER項目的推進和各國自主的核聚變項目研究，人類有望在未來50年內，讓這種能量巨大而又清潔安全的能源進入千家萬戶。

中國智慧讓新材料承受“太陽”高溫

我國從2006年開始正式參與到國際熱核聚變實驗堆的項目，在其中我國擔負了10%的任務，而此次通過認證的反應堆核心材料，可以說是難度最高的技術突破之一，在整個項目中，中國的科技投入和中國科研人員的智慧，為項目的推進作出了重要的貢獻。

2006年，我國正式加入國際熱核聚變試驗堆項目，接受了研制熱核聚變反應堆核心部件的工作。反應堆中的聚變物質時刻釋放著高強度的熱輻射，如果這些材料性能不佳，要么就被高溫瞬間融化，要么就會讓反應堆這座鍋爐熄滅。為此，研制人員想到了一種特殊的結構，把熱量及時地傳走。

這塊看上去像三明治一樣的材料，底下是不銹鋼，中間是銅合金，上面則是特殊的高純度金屬鈹。金屬鈹是放在反應堆內直接面對高溫聚變材料的，如果它和銅合金的貼合不夠緊密，就無法達到隔熱防護的效果。國外專家試圖用普通焊接的方法解決這個問題，但試驗終告失敗。而中國的科研人員，想到了全新的辦法。

核工業西南物理研究院第一壁生產車間負責人楊波：把它放在一個真空的包裝套里頭，放在這個我們這個熱等靜壓機器設備里頭，然后灌注氬氣，不斷地給它進行加壓和加溫。材料之間就會在這種高溫和高壓的情況下進行結合。

楊波和同事們想到的這個辦法，類似于把材料放到一個高壓鍋里，靠壓力和溫度把兩個材料燒在一起。理論上行得通，但實際做起來，加多少壓，用多高的溫度，出來的材料才能完美無瑕，都需要一次次試驗來驗證。一次次的打擊讓研究團隊沮喪失望，但沒有任何人提出過放棄。

核工業西南物理研究院第一壁生產車間負責人楊波：我們沒有絕望的時候，只是覺得它肯定有什么地方不對，過程控制好，我們相信絕對會成功。

三年的刻苦攻關，科研人員終于燒制出了完全合格的產品。在國外機構的測試中，這套工藝制造出來的材料，經歷了7500次的高低溫循環，甚至在高于考核標準的熱量考驗下都一次通過了測試。這樣的成就，讓楊波和同事們感受到了整個合作項目中的變化。

核工業西南物理研究院第一壁生產車間負責人楊波：以前我們跟別人交流的話，我們是想看別人到底有什么成功的一些經驗。現在反過來，也有很多國外的同事向我們打聽，你們是什么地方做的好。

核工業西南物理研究院聚變堆與材料研究室主任諶繼明：在參加ITER之初，我們比國外落后20年，到2010年左右，我們追趕上了，我們和他們齊頭并進了。到現在我們率先通過了國際認證，這事實證明，我們確實在某些方面已經開始領跑了。

神秘的圓環——中國環流器二號

在參與國際合作共同研制核聚變裝置的同時，我國自主的核聚變研究也在加速推進，并且建成了一批具有國際一流水平的核聚變試驗裝置。我們的記者也對其中一臺進行了探訪，這座名叫中國環流器二A的實驗裝置已經在核聚變多項關鍵技術的試驗上取得了國際矚目的成果。

這個巨大的裝置叫做中國環流器二號A托克馬克裝置，它就相當于是一個未來的核聚變反應堆的一個雛形，而它身上的很多技術都標志著中國的核聚變研究達到了世界領先的水平。

核聚變反應需要把核燃料加熱到上億度的高度，這個溫度足以把地球上任何的材料瞬間汽化，那么用什么盛放這些材料就成了問題。科學家們想到用磁場把這些材料束縛起來，讓它們乖乖地在一個環形的空間里飛行不和材料接觸，因此，全新的反應堆芯結構就此誕生。

核工業西南物理所聚變科學所副所長 許敏：托克馬克它的意思呢就是具有線圈和磁場的環形真空室，就簡單說它就像一個那個輪胎型真空室。

因為還是一個試驗裝置，這臺中國環流器2號A對內部溫度的加熱還只能達到5500萬度，但這已經是太陽核心溫度的幾倍了。為了把這個人造小太陽點亮，工作人員想盡了一切辦法。

核工業西南物理所聚變科學所副所長許敏：做法就是產生微波和電子回旋的波，然后通過傳輸線，最后注入到真空室里邊去，等離子吸收這些微波以后，它的溫度自然就會升上來。從這個原理上講跟微波爐非常的像，但功率要大的多。這邊注入進去總共是5個兆瓦，微波爐通常是千瓦。

正是有了這樣強大的能力，中國環流器二A將我國核聚變試驗裝置能夠實現的溫度大幅提高，并在多個國際核聚變研究的前沿領域得到了大量開創性的成果，而它本身，也是中國參與國際核聚變合作的重要平臺。

核工業西南物理所聚變科學所副所長許敏：有一些技術是我們原創，然后推出去的。有一些技術是我們通過跟國際合作學回來的。所以實際上是大家都共同在進步。從這個層面上講，我們國內的核聚變的研究水平，也在慢慢地趕上甚至超過國際先進水平。

ITER：多國攜手挑戰世紀難題

1952年人類利用核聚變試爆了第一顆氫彈，但至今，和平利用核聚變依然是人類追求的遙遠目標，預計核聚變的商業運營要到本世紀的中葉，也就是在人類試爆氫彈的100年后。可以說受控核聚變是人類的世紀難題，而國際熱核聚變實驗堆計劃，也就是ITER計劃，則是人類聯手挑戰這個世紀難題，走出的重要一步。

上圖就是位于法國的國際熱核聚變實驗堆的工程施工現場，它的英文簡稱叫做ITER，是目前全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，由中國、美國、俄羅斯、歐盟、日本、韓國、印度7個國家和地區參與，建造周期約需10年，耗資超過百億美元。ITER是一個能產生大規模核聚變的試驗裝置，按照計劃，它將在2019年建成，2035年實現點火運行，成為未來商用核聚變反應堆設計的制造樣板。

2003年1月，ITER計劃談判正式啟動。2006年5月，經國務院批準，中國ITER談判聯合小組代表我國政府與參與國共同草簽了ITER計劃協定，這七方包括了全世界主要的核國家，覆蓋的人口接近全球一半。每個國家承擔整個工程中的一部分工作量，我國的貢獻份額約占整個ITER研制工作的10%。

核工業西南物理研究院副院長 段旭如：這個10%實際上其中主要部分是實物貢獻，也就是說ITER它是一個聚變實驗堆，那堆有很多部件構成，那中方承擔了其中部分部件的技術的研發到生產制造。最后在中國做好以后，運到現在的ITER的總部法國去。

按照設計要求，作為聚變能實驗堆，ITER要把上億度、由氘氚組成的高溫等離子體約束在體積達837立方米的"磁籠"中，產生50萬千瓦的聚變功率，持續時間達500秒。盡管50萬千瓦熱功率僅相當于一個小型熱電站的水平，但這將是人類掌握并商業運用核聚變的關鍵一步。對我國來說，ITER也將成為促進我國自主核聚變反應堆開發的重要力量。

核工業西南物理研究院副院長 段旭如：通過參加ITER計劃，我們要掌握未來聚變堆怎么去設計，對我們今后百分之百掌握這個技術和知識產權，對未來咱們自主建造自己的聚變堆有很大的這個促進作用。