摘要:2025年8月的法国卡达拉奇,一台巨型吊车正缓缓吊起122吨重的金属模块,精准送入30米深的大坑里——这可不是普通的工程施工,而是ITER(国际热核聚变实验堆)托卡马克核心的组装现场。
2025年8月的法国卡达拉奇,一台巨型吊车正缓缓吊起122吨重的金属模块,精准送入30米深的大坑里——这可不是普通的工程施工,而是ITER(国际热核聚变实验堆)托卡马克核心的组装现场。
随着这个关键部件就位,全球35国科学家盼了几十年的“人造太阳”点火,正式进入半年倒计时。
更让人激动的是,这次实验要实现一个历史性突破:用50兆瓦的输入能量,产出500兆瓦的聚变能,相当于投入1度电赚回10度电,这在人类核聚变史上还是头一回。
先给大伙说清楚,ITER这玩意到底是干啥的。简单说就是在地球上造个"迷你太阳",模拟太阳内部的核聚变反应来发电。
太阳靠氢原子核聚变成氦核发光发热,ITER就用氢的同位素氘和氚当燃料,在环形的装置里实现可控聚变。
这次8月启动的核心组装,就是把这个环形"甜甜圈"的关键零件拼起来,比如能产生超强磁场的磁体系统、装燃料的真空室,还有加热用的设备,这些零件加起来有上百万个,比搭乐高难一万倍。
最核心的技术看点就是那个50变500的能量增益,专业上叫Q值≥10。可能有人觉得不就是能量翻10倍吗?但你知道之前人类最牛的成绩是啥样吗?1997年欧洲“联合环”装置最多才实现Q=0.65,也就是投入10度电只收回6.5度。
就算是我国的EAST“东方超环”,虽然能把1亿度的等离子体维持1000多秒,但能量产出还没追上投入。
ITER这次直接把目标定在Q≥10,还要持续400秒,这就好比从赔本买卖直接升级到稳赚不赔,是核聚变从实验室走向实用的关键一步。
能实现这突破,全靠这套史上最强装备。就说那个刚吊进去的中央螺线管,美国花15年造了6个模块,拼起来重1000多吨,能产生13特斯拉的强磁场——相当于地球磁场的26万倍,足以吊起一艘航空母舰。
这磁场可不是摆设,它要在真空室里造出一个无形笼子,把1.5亿度的等离子体牢牢困住。要知道这温度是太阳核心的10倍,任何实体材料碰到都会瞬间气化,只能靠磁场当“守门员”。
咱们中国在这事里也没少出力。ITER的七方参与国里,中国承担了近10%的部件制造,比如18个超导校正线圈,就像给磁场装了"微调旋钮",能让等离子体更听话。
还有1600吨重的磁体馈线系统,相当于给磁体接了“生命线”,既要送电能又要送冷却液,还得防漏电。
现在现场负责组装的团队里,中核集团的工程师正忙着把欧洲造的真空室扇段和磁体拼起来,这个活精度要求到毫米级,比绣花还精细。
为啥全世界都对这事这么上心?看看能源账就懂了。框架里说发1度电,煤电要烧1公斤煤,ITER只要0.0002克氢同位素。
可能有人觉得1公斤煤不多,但你知道全国一年要烧多少煤发电吗?光2024年就烧了近40亿吨,堆起来能填了太湖。
而且烧煤不仅会产生灰渣,1公斤煤还得排出2.6公斤二氧化碳,ITER烧的氘从海水里就能提炼,1升海水的氘聚变能量相当于300升汽油,全球海水里的氘够人类用百万年,产物还是无害的氦气,连废料都没有。
更直观的对比:一座百万千瓦的煤电站,一天要烧1万吨煤,得用几十辆火车拉;而同样功率的聚变电站,一年的燃料也就几公斤,用个小箱子就能装下。
去年北方冬天因为煤价涨,不少地方限电,要是聚变能成了,根本不用愁燃料不够,也不用怕雾霾和碳排放了。
ITER总干事巴拉巴斯基都说,这不仅是技术突破,更是人类应对气候变化的希望。
不过别以为组装完就能立马发电,后面的挑战还不少。首先是点火本身,得先把氘氚气体注入真空室,用磁体电离成等离子体,再用微波加热到1.5亿度,这一整套流程差0.1秒都不行。
而且等离子体脾气特别暴,万一磁场约束不住炸了锅,上亿度的高温能瞬间熔毁设备,科学家得提前备好"紧急刹车"系统。
另外,聚变产生的中子会不断轰击装置内壁,现在用的钨材料能不能扛住长期损耗,还得靠这次实验检验。
值得骄傲的是,咱们中国除了参与ITER,自己的“人造太阳”也没闲着。
EAST已经能把1亿度等离子体维持1000多秒,江西“星火一号”计划2030年实现并网发电,未来还要建CFETR示范堆,目标是2050年让聚变电进千家万户。
美国的SPARC项目、欧盟的聚变材料研究也在加速,现在全球都在跟时间赛跑,谁先搞定商业化,谁就掌握了未来能源的主动权。
可能有人会问,这事说了这么多年,这次真能成吗?确实,ITER从1985年倡议到现在,预算从50亿欧元涨到250亿欧元,工期也延了好几次。
但这次核心组装是实打实的进展:美国的中央螺线管全到齐了,欧洲的真空室扇段拼得差不多了,中国的校正线圈也调试好了,所有部件都在按计划归位。
按照最新时间表,2026年初就能迎来“第一炮等离子体”,虽然真正实现氘氚聚变还要等到2035年,但Q≥10这个坎儿一过,商业化就有了明确的方向。
想想挺感慨的,一百多年前人类还在烧煤点灯,现在已经能造“太阳”了。ITER的每个零件上都刻着不同国家的标志:美国的磁体、俄罗斯的线圈、中国的馈线、欧洲的真空室,这些平时可能在技术上竞争的国家,为了能源革命居然能凑到一起。
就像有人说的,当人类在卡达拉奇的地下30米处拼接这些金属模块时,拼的不仅是机器,更是应对共同挑战的勇气。
半年后的点火实验不管结果如何,都是人类向终极能源迈出的一大步。就算这次没能完全达到Q=10,积累的数据也能帮我们更快找到答案。毕竟从钻木取火到核电,人类从来都是在试错中进步的。
说不定几十年后,当我们的孩子问电是从哪儿来的,我们可以指着窗外的聚变电站说:“那是用海水造的太阳,永远烧不完,还特干净。”
这一天,应该不会太远了。
来源:羽白随笔