國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃重大工程安裝啟動(dòng)儀式28日在法國(guó)舉行，本次啟動(dòng)的是國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆托卡馬克裝置安裝工程，該舉引來(lái)全球關(guān)注。那什么是ITER計(jì)劃?托卡馬克裝置又是什么?中國(guó)在ITER計(jì)劃中發(fā)揮了怎樣的作用?

問(wèn)：什么是ITER計(jì)劃?意義何在?

答：國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃簡(jiǎn)稱(chēng)ITER計(jì)劃，是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國(guó)際科研合作項(xiàng)目之一，由中國(guó)與歐盟、印度、日本、韓國(guó)、俄羅斯和美國(guó)七方共同實(shí)施。自1985年首次提出ITER的想法以來(lái)，成千上萬(wàn)的工程師和科學(xué)家為ITER的設(shè)計(jì)做出了貢獻(xiàn)。

該計(jì)劃承載著人類(lèi)和平利用核聚變能的美好愿望，旨在模擬太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱的核聚變過(guò)程，探索核聚變技術(shù)商業(yè)化的可行性，對(duì)于從根本上解決人類(lèi)共同面臨的能源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題具有重大意義。

ITER不會(huì)發(fā)電，但是它將解決關(guān)鍵的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題，被視為“當(dāng)今專(zhuān)注于等離子體物理研究的核聚變機(jī)器和明天的核聚變電廠之間的實(shí)驗(yàn)步驟”。

問(wèn)：什么是托卡馬克裝置?

答: 托卡馬克裝置是一種利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形裝置。它的中央是一個(gè)環(huán)形真空，外面圍繞著線(xiàn)圈。通電時(shí)其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大螺旋形磁場(chǎng)，將其中的等離子體加熱到很高溫度，以達(dá)到受控核聚變的目的。

術(shù)語(yǔ)“托卡馬克”來(lái)自俄語(yǔ)首字母縮寫(xiě)，指的是“帶有電磁線(xiàn)圈的環(huán)形真空室”。托卡馬克由蘇聯(lián)研究機(jī)構(gòu)在20世紀(jì)60年代末首次開(kāi)發(fā)出來(lái)，如今已在世界范圍內(nèi)被采用，成為最有前景的磁約束核聚變裝置。ITER計(jì)劃的托卡馬克裝置將成為世界上最大的托卡馬克裝置，其體積是目前運(yùn)行的最大托卡馬克裝置的兩倍，其等離子體反應(yīng)室容積也是其10倍。

問(wèn)：什么是核聚變?

答：核聚變是太陽(yáng)和恒星的能量來(lái)源。在這些星體核心的巨大熱量和重力下，氫原子核相互碰撞，聚合成更重的氦原子，并在此過(guò)程中釋放出大量能量。

20世紀(jì)的聚變科學(xué)確定了實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中最有效的核聚變反應(yīng)是兩個(gè)氫同位素氘和氚之間的反應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)聚變必須滿(mǎn)足3個(gè)條件：極高的溫度、足夠的等離子體粒子密度以及足夠的限制時(shí)間。在托卡馬克裝置內(nèi)部，在極高的熱量和壓力的影響下，氣態(tài)氫燃料變成了等離子體，該環(huán)境為氫原子發(fā)生核聚變并產(chǎn)生能量創(chuàng)造了條件。

問(wèn): ITER的下一個(gè)里程碑是什么?

答: 根據(jù)ITER計(jì)劃此前發(fā)表的公報(bào)，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)展的評(píng)估，托卡馬克裝置有望在2025年首次開(kāi)機(jī)，這也是ITER數(shù)十年運(yùn)行計(jì)劃的第一步。氘氚聚變實(shí)驗(yàn)預(yù)計(jì)于2035年開(kāi)始。

問(wèn)：中國(guó)發(fā)揮了哪些作用?

答：中國(guó)自2006年開(kāi)始參與ITER計(jì)劃。作為七方成員之一，中國(guó)承擔(dān)了ITER裝置近10%的采購(gòu)包。中科院等離子體物理研究所是中方任務(wù)的主要承擔(dān)單位，自2009年以來(lái)主持了超導(dǎo)導(dǎo)體、校正場(chǎng)線(xiàn)圈、磁體饋線(xiàn)系統(tǒng)等制造任務(wù)，目前大部分采購(gòu)包部件已實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)化。

2019年9月，中核集團(tuán)牽頭的中法聯(lián)合體團(tuán)隊(duì)正式與ITER組織簽訂托卡馬克主機(jī)TAC-1安裝標(biāo)段工程合同。作為該標(biāo)段的第一個(gè)重要工程節(jié)點(diǎn)，ITER的杜瓦底座(托卡馬克裝置壓力容器的底座)吊裝工作于今年5月28日完成。(記者馮玉婧)

標(biāo)簽： 國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆