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發布日期：2022-04-26 點擊率：68
10月13日至18日，第25屆國際原子能機構（IAEA）聚變能大會在俄羅斯圣彼得堡召開，大會由IAEA主辦，俄羅斯國家原子能公司承辦。作為全球聚變界研究的“奧林匹克”，該大會每兩年一屆，自1961年舉辦以來，就一直備受業界關注，是聚變界眾多會議中參會人數最多、規模最大、層次最高的國際會議。最為關鍵的是，大會也是各國聚變研究的“競技舞臺”，各個國家紛紛展示各自關于聚變能源研究領域的新成果和新技術。同時，大會也為全世界的核科學家和工程師提供了一個學術和新思想交流的平臺。記者親歷了本次大會各項“重頭戲”的精彩，感受到了核聚變研發的“全球脈搏”。
尋求聚變研究的“最大公約數”
“核聚變是人類解決能源問題的最好方案之一”這一看法，早已是共識，而在實現這個目標的過程中，尋求到聚變研究的“最大公約數”是必須經歷的一個節點。
本屆大會，其“奧林匹克”意義自然也不例外。據記者在大會現場了解到的信息，來自中國、俄羅斯、日本、美國、德國、法國等39個國家和4個國際組織的近1000位科研人員以及從事核聚變能源研發管理的政府代表、頂尖科學家、工程師、青年學者和學生參加了此次會議。會議共收集口頭報告120篇，其中綜述報告26篇、總結報告7篇、邀請報告87篇、張貼墻報611篇。
大會期間還有許多雙邊合作會議等議程。在技術討論環節，各國科學家圍繞國際熱核實驗聚變堆項目（ITER）相關技術、慣性約束聚變、3D物理效應、裝置運行方案、磁約束理論和建模、等離子體整體性能和控制、慣性聚變實驗和理論、聚變和裂變混合堆工程、聚變核物理及技術、材料物理和技術，以及聚變能的環境安全和經濟性等主題進行了深入的探討。對此，IAEA副總干事A.V.Bychkov直截了當地表示：“對于從事聚變能的科技工作者來說，大會是一個極好的機會，與會者卓有成效的工作將助力聚變能技術在實驗和工程等各方面取得更好的發展。”
值得留意的是，會議上的“中國力量”吸引了各方關注。近30名來自核工業西南物理研究院、中國科學院等離子體物理研究所等的國內研究人員，在本次大會上作了“數量可觀”的綜述報告和邀請報告。“這兩項環節是大會上各方‘爭搶’上臺發言的環節，也是最能體現實力的場合。大家都想通過這個機會，爭取在研究上得到更大的發言權和關注度。僅在口頭報告部分，西物院就有5個，應該說，‘中國時間’在本次大會上還是引人注目的。” 參會的國內核聚變專家、核工業西南物理研究院院長劉永告訴記者，為了爭取能夠在大會上亮相講演，各個國家在會前、會上如同“小聯合國”一樣爭得“面紅耳赤、暗流涌動”，他戲稱這跟“打擂臺”一樣。據劉永透露，在發言過程中，也有一些意見相左的觀點，其中不乏核聚變界的“大腕科學家”推出的“裂變和聚變混合堆”等。但劉永表示：“這很正常，科學沒有邊界，聚變研究也有主流和非主流方向之分，每個科學家都有自己的興趣和研究路徑，不同的想法也許能夠更好地提供可能性。”據記者采訪了解，“核聚變是人類解決能源問題的最好方案之一”這一看法，早已是共識，而在實現這個目標的過程中，尋求到聚變研究的“最大公約數”是必須經歷的一個節點。
“人造太陽”迎難而建
“ITER項目創建了一個在全球范圍內各國間新科學研發的共同協作方式和標準，更為關鍵的是，其將為能源和環境問題提供一個終極的解決方案。”
放眼世界，ITER無疑是現在全球聚變界的一個“最大公約數認識”。在本次大會上，關于ITER的報告和討論占據了不少份額。會上，ITER總干事Osamu Motojima重申了ITER對于聚變能的“不可替代性”。他表示ITER是聚變能向實現商業聚變堆邁進的一個必要步驟。“ITER項目創建了一個在全球范圍內各國間新科學研發的共同協作方式和標準，更為關鍵的是，其將為能源和環境問題提供一個終極解決方案。”他說。而關于工程建設的幾個好消息是真空容器、低溫恒溫器、極向場線圈等設備的相關組件已交付現場，而最為核心的核反應堆或將在2019年“能夠出現”。
不過這些好消息似乎并未緩解外界對于項目的“擔憂”，Osamu Motojima也坦承了項目目前正遭遇的各種困局：工程建造拖期和資金超出預算等。這也是外界目前最為關注的兩個問題，在大會期間，Osamu Motojima所接受的采訪中，這幾乎是必被問到的問題。據記者了解，目前ITER工期和預算超出計劃已經是確定的事實，其中歐盟承擔的66億歐元建設成本預計將上升到72億歐元。
對此，Osamu Motojima說，目前ITER已更加強烈地認識到，所有支持ITER項目的成員國，即使是在經濟危機的時候，也都投入了相應的資金來力挺項目，“為此，現在項目的相關采購和安裝工作上，要求實現‘一致性的設計和對接’，防止重復設計等，同時，必須保證項目的成本控制和時間效率。”據Osamu Motojima透露，ITER目前預估的總造價是150億歐元，當前的工作之一就是在今年年底制定出新的日程草案，并有可能于明年年中正式執行，“希望借此時間表來倒逼工程的按計劃推進。”
劉永也坦承，在從科學研究到實際應用的路上，聚變能研究的時間相比裂變能要長很多，由此也要付出更多的精力和成本。而在項目推進過程中，ITER也遭遇到許多挑戰，如由于設計變更和優化帶來的工期延長和投資的增加，由于文化差異帶來的管理上的沖突，但為使ITER順利達到其目標，我們就必須面對這些挑戰和困難。
“中國力量”，后起之秀
“ITER是大家的，是沒有國界的，聚變能不是‘明天的能源’，而是‘后天的能源’，人類還需要花費較長的時間來研究，在這個過程中將遭遇到很多我們尚不知道的‘攔路虎’，裝置大了之后也存在很多潛在的風險，合作才是解決未來問題的最好方法。”
目前，關于ITER的費用和工程量分擔，歐盟約占46%，其他6個國家各自承擔大約9%。跟俄羅斯一樣，中國政府對于ITER項目的投入也是有保證的。劉永認為，中國的聚變能研發的外部環境是不錯的。也正是在這樣的情況下，中國在聚變能研究特別是ITER研發上取得了不俗的成績。“中國、韓國、印度的進步很快，以前這些后來加入ITER的國家與領先的歐美國家、日本差得很遠，但從目前的成果看，這三個國家算是后起之秀。”劉永說。他透露，目前中國承擔的ITER采購包，有些只有中國能做，中國在相關領域的能力不可小覷。
據記者了解，早在1984年，中國就建成了中型核聚變研究裝置——中國環流器一號（HL-1），隨后，1994年，建成了中國環流器新一號（HL-1M），2002年，具有里程碑意義的托卡馬克裝置中國環流器二號 A（HL-2A）建成，2006年，由中國自行設計、研制的世界上第一個全超導托卡馬克EAST核聚變實驗裝置成功完成首次工程調試……這些裝置的建成及投入使用證明了我國在磁約束聚變實驗研究的水平，已達到了國際先進行列。隨著近幾年裝置實驗水平的再上臺階，中國在核聚變研究領域的實力大大增強。劉永介紹：“西物院作為中國ITER計劃的技術支撐單位之一，承擔了ITER的磁體重力支撐結構、屏蔽包層模塊等研制任務，均已取得了重要進展。就現在我們在項目中承接的任務完成情況看，我們在七方中是走在前面的。”
提到承接ITER采購包中的技術含金量問題，劉永說：“不可否認，雖然我們進步很大，但有一些核心的部件，我們現在確實還做不了。我們現在做的，是屬于‘跳一跳，夠得著’的工作，與領先的歐盟國家、日本等相比，在某些方面我們還是有差距。”發展有先后，各國有差異，這很正常。劉永透露，早期的聚變研究各國都是獨自秘密研發的，最后發現只有合作才有可能實現這項人類科技史上最為雄心勃勃的計劃。“ITER是大家的，是沒有國界的，聚變能不是‘明天的能源’，而是‘后天的能源’，人類還需要花費較長的時間來研究，在這個過程中將遭遇到很多我們尚不知道的‘攔路虎’，裝置大了之后也存在很多潛在的風險，合作才是解決未來問題的最好方法。”在劉永看來，像聚變能大會這樣的會議，對于聚變能研發來說無疑是很有價值的。
更值得留意的是，在合作的過程中，各參與國都能享受到研發的紅利。除了共享ITER的知識產權、實驗結果等之外，各國承接的ITER采購包對于其國內的產業和技術拉動作用也不小。“很多工廠因為承接了ITER工程的部件制造而變得‘卓越’，因為ITER組織經常會審視各個相關企業質保體系，以保證ITER項目的每一個配件都滿足既定要求，這樣也倒逼了很多企業高度重視自己的產品鏈，由此也走上了‘國際化’的道路，與國際接軌，提高了自身的管理水平和質量體系。”劉永笑稱：“即使是像趕鴨子上架一樣，但無形中也讓企業塑造了自己的國際化思維，通過參與各類國際競標，長了見識，增強了自己的能力。西物院也不例外。可以說，西物院現在的質保體系，就是在這樣的壓力下得到極大提升的。”
針對下一步的工作計劃，劉永表示，作為國內ITER項目的重要支撐單位之一，除了保證ITER采購包準點按質按量完成之外，西物院已經意識到，“后ITER時代，科技研發和商業化的競爭將會非常激烈，西物院已經在考慮相關問題，比如技術儲備和人才培養等。”
正如劉永所言，核聚變是“后天的能源”，ITER也是面向未來的聚變能源研發的關鍵一步，聚變能研發不能太急功近利。即使任重道遠，但由于核聚變有可能為人類帶來的能源，值得我們執著地去奮斗。
鏈接：ITER小傳
“國際熱核聚變實驗堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，簡稱ITER）計劃”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，ITER裝置是一個能產生大規模核聚變反應的實驗堆。核聚變被當今科技界視為人類未來能源的解決方案之一，其具有資源無限、污染環境小、不產生高放射性核廢料等優點，受控熱核聚變能的大規模實現將有望從根本上解決人類社會的能源問題。ITER計劃正是實現聚變能商業化必不可少的一步，其目標是驗證和平利用聚變能的科學和技術可行性。
ITER計劃開始于1985年，最初，該計劃由美國、原蘇聯、歐盟、日本四方參加，美國曾一度退出，后又于2003年與中國同時再度加入，隨后韓國、印度相繼加入。ITER計劃也是中國到目前為止參與的最大的多邊國際大科學工程合作項目。
1988年，ITER開始實驗堆的研究設計工作并于2001年完成。此后經過五年談判， ITER參與各國決定在法國卡達拉舍建造世界上第一個ITER廠址并于2006年正式簽署聯合實施協定，啟動ITER計劃，計劃將歷時35年，其中建造階段10年、運行和開發利用階段20年、去活化階段5年。按其時間表，如果不出意外，借助ITER項目，各方或將在本世紀中葉建造商用聚變堆。
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