“人造太阳”计划里的中国角色

　　2007年10月24日，在法国的卡达拉舍(Cadarache)，一个新的国际组织——国际热核实验堆(ITER)成立，首任总干事池田要和副总干事郝特康普揭下牌匾上的绸布，一项全球大规模的国际科技合作协议正式启动，国人称它为“人造太阳”。

　　◎陈超 实习记者◎陈晓晨

　　ITER计划

　　按计划，ITER组织将在卡达拉舍建造一个世界最大的热核聚变实验堆，将首次实现持续50兆瓦核聚变反应，如果成功，将意味着国际核聚变研究完成了反应堆的工程物理实验阶段。也就是说，解决了核聚变反应在工程方面的关键问题，紧接着就是建立示范反应堆，寻求降低材料成本的方法，下一步将是投放市场，实现核聚变能的有效利用。

　　有数据显示，地球上的已探明石油储量还不够开采50年，天然气和铀也仅够60年左右。随着石油价格上涨，能源危机再次被提起，各国也加快了新能源研发，核聚变能就是重点之一。“1升海水产生的核聚变能，相当于300升汽油。”中国ITER办公室副主任罗德隆用了这样一个诱人的比喻。核聚变不仅在释放能量上有巨大潜力，而且原料可以从海水中获取，如果核聚变能利用成功，地球上的海水足够使用数十亿年。核聚变能还有一个好处，“是清洁能源，核裂变的原料本身带有放射性，而核聚变反应过程中，不产生放射性的物质。即使像切尔诺贝利核电站那样发生损坏，核聚变反应会立即中止”。罗德隆说。在这一系列的动力下，核聚变的研究已经持续了半个多世纪。

　　早在氢弹研制成功后，美国、苏联和英国等国就开始展开可控核聚变的研究，意在将核聚变转化为可以持续利用的能源。按照核工业集团西南物理研究院院长潘传红的说法，可控核聚变的研究经历了“盲目乐观”的阶段后，发现并不如想象的那么顺利，几个国家发现，即使将所有研究成果加起来，也无法解决核心技术问题。无奈之下，1958年，核聚变的研究资料才被公开出来，寄希望于广泛的国际合作。今年国际热核聚变实验堆将在法国开工，“恰好是受控核聚变国际合作50周年”。

　　1985年，当时的美苏两国首脑联合倡议通过国际合作建立核聚变实验堆，并在国际原子能机构的框架下着手准备这一合作项目，确立ITER计划。1986到1988年，欧盟和日本加入了这一合作计划，但这个项目不是完全开放，中科院等离子体物理研究所的武松涛副所长说，当时这个组织对其他实体有很强的“排他性”，不能以平等伙伴身份加入，新成员仅承担1%的研究，地位也仅是某个正式成员的“小伙伴”。

　　到1990年底，四方科学家经过前期分析、计算和评估，完成了反应堆的概念设计，之后进入了工程设计，到1998年工程设计阶段完成，设计造价约为100亿美元，“当时的投资是由几个成员平摊”。“由于当时能源压力并没有今天这么急迫”，美国克林顿政府在当年取消了一系列国际合作投资，其中就包括ITER计划。美国的退出给计划带来很大打击，俄罗斯、欧盟和日本则坚持下来，终于在2001年完成了一个投资46亿美元的较小计划。同年，加拿大加入，项目封闭的边界渐渐被打破。为降低成员可能退出带来的风险，ITER开始吸纳新成员，并规定了每个成员主体的资格，就是“承担计划10%的建造和研发费用，同时还必须具备核聚变研究和聚变工程的基础和能力”，罗德隆介绍说。

　　2003年2月，中国宣布加入该计划的国际谈判，随后加入该计划。美国也同时返回了计划，不过当年焦点却是成员国对于选址的竞争。

　　最早，法国、日本、西班牙和加拿大4个国家都提出将反应堆建在本国，四方争执不下，加拿大在原料供给等方面有一定优势，但其本国核聚变研究基础相对薄弱，当时联邦政府和省政府协议各承担本国费用的一半，由于选址问题，省政府撤资，不得已，加拿大退出了整个项目。

　　随后，国际社会表示，法国和西班牙作为欧盟的成员国，应由一国代表欧盟参加选址竞争，于是在欧盟内部进行了协调。据说没经过太多讨论，就确定了法国作为项目建造地，为了平衡，欧盟将其ITER总部放在了西班牙。之后，欧盟就推荐法国的卡达拉舍作为ITER项目的建造地，日本则选址在北部青森县的六所村。“平心而论，两个地方各有利弊，法国的核电研究水平很高，这是他的优势所在。可卡达拉舍在马赛北部约45公里处，距海港还有一段距离，ITER项目有的零部件长达15米，运输有一定的困难。日本的选址离海港很近，便于运输，而且当地也有一个核处理站，技术比较先进。但由于位置偏北，每年有几个月冰雪覆盖，更致命的是那里是地震高发区，给安全带来巨大隐患。”武松涛说。

　　受当年国际形势影响，选址问题分成争论不休的两方:中国和俄罗斯支持欧盟选址。法国曾表示，如果选址日本，将退出“单干”;美国也私下表示，如果法国当选，将“考虑第二次退出”。2005年，韩国也加入该计划的国际谈判，布什还致电当时的韩国总统卢武铉，希望他能支持选址日本的方案，这样就形成了3比3。关于选址的争论持续一年多，直到2005年6月28日，ITER部长级会议在俄罗斯召开，再次讨论，六方才达成一致，将建造地选在法国。不过据透露，欧盟也承诺将自己承担任务的10%外包给日本，并帮助日本建立一个新的全超导托卡马克(Tokamak)装置JT-60SC，同时欧盟支持日本提出的总干事候选人，日本才做出让步。

　　按照当时的分配，整个项目约需要100亿美元，前期建设以及运行、去活化拆除各占一半，欧盟大约承担50%，其他5个成员分别承担10%。2006年5月，印度也加入这个计划。“由于印度也承担10%，每个国家就将自己承担的一部分技术和资金份额拿出来，而比原计划多出的部分就作为紧急备用金，用于防止一些突发事件和预算超支。”罗德隆表示。果然，2007年12月，美国国会取消了2008年对ITER项目的预算，却增加了9350万美元资助本国的3个中小型聚变实验建设。

　　2006年5月24日，七方的科技部长代表各国政府草签了《成立ITER国际组织联合实施ITER计划的协定》和《给ITER国际组织以特权与豁免的协定》，关于场址选择、各国权利和义务以及材料设备采购及分配的谈判才最终结束。

　　中国之路

　　武松涛是中国派往ITER项目的首批科技人员之一，他回忆，在2002年之前，“我在国际会议上做EAST全超导托卡马克研发进展报告，没人真的相信我们，外国专家都说你们中国不可能做出来”。早在上世纪50年代，中国的二机部相关单位就开始着手可控核聚变的研究，到70年代，中科院物理所、等离子体物理研究所等研究单位及一些高校开始布局研究，至今，可控核聚变已经形成了两大基地，分别是中科院等离子体物理研究所和西南核工业物理研究院，两个研究机构开发的托卡马克装置都有部分技术达到了国际领先水平。

　　“未来聚变堆必须是超导的。”武松涛说，1998年等离子体物理研究所EAST(全超导非圆截面核聚变实验装置)工程立项之后，希望独立建造一个全超导的托卡马克，当时外国同行都不相信中国用2000万美元能完成这样的任务，武松涛清楚地记得国外研究者们“高傲的姿态”，他们在私下里将中国的计划称为“Paper Work”(纸上谈兵)。2003年中国加入ITER谈判时，国际方面曾专门派出一流的专家团对中国的核聚变研究能力做评估，评估团第一天在北京，第二天就赶到合肥的等离子体物理研究所，当时EAST装置正在组装，国外专家在参观了组装部件和计划之后，才做出评价说，“中国有能力进行超导托卡马克的研究”。

　　2003年之后，我国加入了ITER谈判，国际上为选址争论不休的时候，国内的可控核聚变研究则顺风顺水，2006和2007年，EAST两次放电成功，标志着中国建成了“世界上第一个同时具有全超导磁体和主动冷却结构的托卡马克”，美国一名核能专家评价为“对世界聚变研究产生重要影响的先进科学设备”。

　　ITER计划除每个成员方必须承担建造费用、具备相应的核聚变研究能力外，还规定，如果成员方不能按时完成所承担的任务，其任务将交由第三国完成，承担国支付所有的经费。在这样的规定下，ITER将整个计划分成96个大采购包，有的采购包又被分成若干小包，关于目前采购包的分配，武松涛表示，这是理事会的无奈之举，“每个国家都愿意要附加值高的部分”，就是说，大家都想做核心技术研发，为平衡各方承担的采购包任务，考虑到时差，当时的ITER负责人不得不每天早晨5点与各国电话协调，最终把大型的核心技术采购包分解，由几家一起来做。

　　中国承担了采购包的12个部分。在整个96个大采购包中，最核心部分主要是超导磁体技术、中子屏蔽技术、交直流变流器和高压设备三部分，中国在这些部分中都有作为，分别承担铌钛超导导体69%的项目、全部大型超导校正场磁体、全部超导馈线系统、40%的屏蔽块以及10%的第一壁材料、62%的变流器和全部高压设备等等，与以往相比，我国首次在国际大型合作项目中承担如此多的核心技术研发。

　　在完成ITER计划份额外，中国还有一个重要任务，就是通过这次实践培养自己的核聚变人才。

　　罗德隆告诉记者，整个项目的技术问题，共有两个部分:一部分叫产出知识产权，是参与各国在计划实施中创造的新技术，是共享的;另一部分是背景知识产权，“就像婚前财产公证一样”，即在项目前各国的技术积累有权利保密，只规定了向成员国优先转让。中国必须通过在ITER项目中的实践，努力发展自身的研发能力，因为当ITER项目完成后，各国进入示范堆建造，在技术上的竞争才真正展开。“中国必须在前期就开始投入，否则到时候人家研制出来咱们再买就被动了。” -