与传统能源枯竭赛跑 六旬院士打算造个小太阳

　　【龙虎网报道】多少年来，地球上的万物一直依靠太阳的能量繁衍生息：太阳使植物生长；动物吃植物；植物和动物脂肪埋在地下，又变成煤炭和石油；煤炭和石油是我们常用的能源……21世纪中叶，“人造能源”将彻底解决困扰人类的能源危机问题。

　　这是记者近日从南邮信息材料与纳米技术研究院一次学术会议上听闻的，发表者为中国工程院院士、南邮名誉教授范滇元。他的观点理论基础是什么？“人造能源”是怎么制

　　传统能源即将枯竭

　　范滇元透露，“人造能源”预计要到2050年才能成为现实，美国目前制造的一套生产“人造能源”的实验仪器造价达40亿美元。各国竞相投入这项研究，中国“神光”项目便是攻克这一难点的跨世纪巨型激光工程，他便是“神光III”项目的总工程师，从上世纪70年代至今，他几乎每天都要工作10几个小时，晚上12点以后睡觉，为节约时间，甚至经常食宿在实验基地上。

　　他如此夜以继日地工作，就是为了跟时间赛跑，争取在传统能源枯竭之前，造出新能源。据国际能源署统计，2003年世界全部能源中，石油占42．6％，煤占40％，而可再生能源（如生物酒精）占14％，太阳能、风能及地热电站仅占3．5％。因此，打破对化石燃料的依赖将是重要的能源发展战略。据估计，到本世纪中叶前后，全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力。

　　太阳假想将成现实

　　远古时期，人们对太阳的依赖性很大，因此，不少民族把太阳作为一种图腾来崇拜，甚至衍生出至高无上的太阳神。在科技迅猛发展的今天，面对能源危机，人们再次把目光投向了太阳，并最终找到了解决方案。

　　那么，太阳能究竟有多大潜力呢？范滇元介绍，太阳光到达地球表面的功率密度为1000瓦／平方米，其总功率要比目前全世界能源消耗高10000倍。如果在美国内华达用100×100平方米的光伏电池板，并以10％的转换效率计算，就可供应全美国的电能需求。中国2／3以上国土年日照时间超过2200小时，年辐射总量平均大于5900兆焦／平方米。

　　经研究，太阳的巨大能源来自聚变，而氢弹的爆炸则是地球上人为的聚变反应。把氢的聚变反应及其产生的巨大能源“引向可控”，也就实现了“人造太阳”，并由这个“人造太阳”源源不断地向外输送能源，假想虽然大胆，但在科学技术界数代人的共同努力下，离其实现的日子越来越近了。

　　学者们发现，氢的同位素氘和氚在高温下可发生聚变，合二为一，并释放出具有大能量的中子，这一过程就称为“聚变”。范滇元强调，几个氢原子聚变产生的能量可能不是很大，可是几十亿个氢原子一起“聚变”，就能产生巨大的能量；只要氢原子一直在“聚变”，能源就源源不断地从发生反应的仪器中“流淌”出来，该仪器也便成了人类能源的“聚宝盆”。

　　从海水中提炼原料

　　记者发现，让上述假想变成现实的难题有两个，一是从哪里不断提取氢原子，二是如何满足氢原子两个同位素发生反应的条件，以及控制住聚变后产生的巨大能源。前者是原料来源问题，后者则是聚变反应器和反应条件问题，在前人研究的基础上，范滇元等人设想从海水中提取所需原料，并尝试着逐步解决后者的问题。

　　但聚变反应的条件极为苛刻，首先，需要1亿度左右的高温；其次，参与反应的粒子密度要足够高，并能维持一定的反应时间，每立方厘米的粒子反应速度必须控制在10的14次方秒。

　　反应条件满足了，就可以考虑在地球上建个小太阳了，范滇元透露，人造小太阳的有两种技术途径可实现，一是磁约束聚变，其中粒子密度必须小于空气；二是激光聚变，但约束高温等离子体是聚变的关键，太阳上的约束方式是重力约束，目前学术界已参考这一方式，一些先行者早就尝试着用磁约束聚变，他则试着用惯性约束聚变，从理论的研究来看，效果非常好，也可以说是开创了可控热核聚变的新纪元。

　　2020年演示性发电

　　范滇元介绍，去年6月28日中、俄、欧盟、日、美、韩六国莫斯科会议，一致选定法国为聚变实验场址。今年开始建造聚变所需设备与基地，建设期10年，造价100亿欧元，预计到2020年可进行演示性发电，但这只能处于实验阶段，接着还要攻克的难题还有很多。

　　他说，走向聚变能源还需要经历三个阶段：一是得失相当，即聚变释放的能量等于触发聚变反应所输入的能量；二是点火，聚变能产生的速率足够快，使等离子体维持在所要求的温度而不需要附加加热；三是商用，在工程设施上聚变过程产生纯能量输出，同时它的经济效益可以和其它能源相竞争。

　　目前，中国、美国、俄罗斯也在与时间赛跑，中国“神光I－II”各项研究进展非常迅猛，但出于保密的需要，范滇元没有透露详情，只是说，最迟到2050年，中国“人造太阳”将完工，届时，生产“人造能源”的降低成本与生产稳定性等难题都将被攻克，所有中国人都能用，也用得起他们所制造的无污染，无穷尽的能源。