国际热核聚变实验堆(简称ITER)计划是世界上最大的科学实验之一,核聚变能作为一种可持续、清洁的能源来源,具有巨大的潜力。为了验证核聚变能的科学与技术可行性,国际热核聚变实验堆(ITER)计划应运而生。科普杂志《科学美国人》最近却在杂志文章中爆了料,矛头直指ITER项目, ITER项目可能成为有史以来最严重的延误和成本超支的科学计划,预计成本已超出原计划200亿欧元 。


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ITER项目是一个全球性的大型科学工程, 由来自中、美、俄、欧盟、印、日、韩等七个成员国牵头,并有30多个国家参与。 该项目是个老项目,兜兜转转已经进行了几十年,从构想提出的上世纪80年代中期,到1988年开始进行设计和筹备工作。 光工程设计就进行了13年, 直到2001年,修改数遍的工程设计稿才正式亮相,如此多国家协作进行的超大工程,所涉及的冲突相当多,又拖了五年,项目才在2006年正式启动。ITER项目旨在研究核聚变等能源领域的前沿科技,为未来的能源发展做出重要贡献,但建设中却问题重重。 原计划在2016年竣工的项目已多次推迟。

ITER装置是一个位于法国的被誉为\"人造太阳\"的设备 ,他能够产生大规模的核聚变反应。一旦构想成功,人类将解决困扰社会进步已久的能源危机问题,该装置的环形磁约束容器类似于甜甜圈的形状,内部设有一个环形真空室,并被外部的线圈缠绕。 与之前游戏《红色警戒》中苏联的磁暴线圈类似 。当通电后,托卡马克能够产生强大的螺旋磁场,将等离子体加热至极高的温度,从而实现核聚变反应。

为了维持等离子体的稳态运行,科学家采用了超导技术来制造托卡马克的线圈,从而实现了超导托卡马克。 这种技术使得托卡马克能够达到数亿度的等离子体稳态运行,为研究核聚变等领域的前沿科技做出了重要贡献。 这项技术被视为可控热核聚变研究的关键突破。ITER计划旨在推动核聚变研究,以期实现聚变能源的获取。

ITER在项目展望阶段就已经能体现出超大的手笔, 项目拟建设期10年,预计总投资500亿欧元; 一旦项目建成,可以稳定运行大概20年,这期间的总花费将再次达到500亿欧元; 再用五年时间去活化,消除环境影响,预计总费用为80亿欧元 ;最后,将装置移交给东道国进行退役。尽管如此,项目的进度和成本问题已引起了广泛关注。

项目遭受的延误和成本超支问题,使得ITER面临巨大挑战。然而,这并未影响核聚变能源研究的重要性和潜在影响。为了确保ITER项目的成功,各成员国更进一步的加强了合作,共同应对挑战。 毕竟一旦项目成功,将直接解决困扰全球已久的能源危机和气候变化问题,为人类带来更美好的未来。

可理想和现实总有一定的差距,项目进度和成本的问题已经引起了外界的关注。根据《科学美国人》的报道,2021年底,ITER理事会在内部提出了对项目时间表和预算表的修订。 然而,2022年初,前总干事Bernard Bigot意外离世, 一个月后,理事会在非公开会议中正式提出调整预算和时间表。针对外界对项目进度的疑虑,ITER项目的通讯主管表示,Bigot离世导致ITER面临领导层艰难的过渡期,这使得公开相关文件变得无意义。

除了延期和成本超支的问题,ITER项目还面临其他重大挑战。2022年11月,新任理事长Pietro Barabaschi透露, ITER装置从设计上便存在两个关键缺陷,因为隔热罩和真空容器的设计不合理 。部分机器的 隔热罩 因岁月的沉淀已经 开始腐蚀破裂 ,需要停机维修;而真空容器的某些组件未能达到所需的精确制造标准。因此,ITER决定暂停组装工作,并对已安装的部分进行拆卸和修复。

Pietro表示, “解决这些问题可能需要数月甚至数年的时间。” 这将对项目的时间表和预算产生重大影响。他还表示,为了确保ITER项目的成功,成员国需要为这些挑战提供更多支持,包括技术和财政方面的援助。

尽管面临诸多困难,ITER项目对于探索核聚变能源的潜力仍具有重要意义。核聚变能源被认为是一种可持续、清洁的能源来源,有望解决全球能源危机和气候变化问题。 一旦商业化核聚变能源实现,它将有可能极大地改变全球能源格局,减少对化石燃料的依赖,降低温室气体排放。

目前,ITER项目的进展仍在受到世界各国的关注。尽管延误和成本超支问题给项目带来了很大的压力,但项目的重要性和潜在影响使得许多人继续支持这一研究。随着科学家们继续克服技术挑战和提高实验装置的性能,我们仍有理由对核聚变能源的未来保持乐观。

中国不仅在国际上共同参与ITER项目,在自主核聚变技术研发之路上也没有停歇。近日,中国完全自主研制拥有自主知识产权的的全球首个全超导托卡马克装置EAST, 成功在高功高温状态下稳定等离子体运行了403秒,一举打破原有记录,创造托卡马克装置稳态高约束模运行的新世界纪录。

EAST装置由中科院合肥物质科学研究院自主研制,是中国新一代可控核聚变研究装置。除此之外,中核集团也在积极研制自己的“人造太阳”, 并已100万安培的离子体电流创造了中国可控核聚变装置的新纪录。

2017年,中国启动了聚变工程实验堆(CFETR)的工程设计, 计划到2050年实现聚变工程实验堆的实验成功,并建设聚变商业示范堆,以掌握人类终极能源技术。 中国在核聚变领域的研发和建设,不仅为人类未来的能源发展提供了重要的技术支持和发展空间,也在为世界范围内的可持续发展贡献了中国的力量。


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