核聚變是一種幾乎無限的能源形式，與化石燃料不同，它排放的溫室氣體為零，并且與今天使用的核裂變能不同，它不會產(chǎn)生長壽命的放射性廢物。

掌握它可以拯救人類免受氣候變化的影響，而氣候變化基本上是我們自己造成的危機。

自 1930年代以來，全球頂級科學(xué)家一直在努力掌握這種無限的清潔能源。我們現(xiàn)在比以往任何時候都更近。

在法國南部普羅旺斯地區(qū)的一座小山上，你可以看到兩個太陽。

一個已經(jīng)燃燒了四年半，并且正在凝固。另一個是由成千上萬的人的思想和雙手建造的，并且正在緩慢地上升。真正的太陽的最后一縷黃昏光芒在另一邊投射出神奇的光芒，一個巨大的建筑工地，可以解決人類歷史上最大的生存危機。

正是在這里，在 Saint-Paul-lez-Durance 的小公社中，35 個國家齊聚一堂，試圖掌握核聚變，這一過程在太陽和所有恒星中自然發(fā)生，但很難在地球上復(fù)制。

如果掌握了它，聚變能量無疑將為世界大部分地區(qū)提供動力。只需1克燃料作為輸入，就可以產(chǎn)生相當(dāng)于8噸石油的聚變能。這是驚人的800萬比1。

原子專家很少估計何時可以廣泛使用聚變能，他們經(jīng)常開玩笑說，不管你什么時候問，它總是在30年后。但歷史上第一次，這可能是真的。

2 月，位于牛津附近的英國卡勒姆村的科學(xué)家宣布了一項重大突破：他們在名為托卡馬克的巨型甜甜圈形機器中產(chǎn)生并維持了創(chuàng)紀錄的59兆焦耳聚變能量，持續(xù)時間為 5 秒。

它只夠為一所房子供電一天，而且進入這個過程的能量多于流出的能量。然而，這確實是一個歷史性的時刻。它證明了核聚變確實可以在地球上維持。

這對于法國的國際熱核實驗反應(yīng)堆項目來說是個好消息，也就是眾所周知的 ITER。它的主要目標是證明融合可以在商業(yè)上使用。如果可以的話，世界將不會使用煤炭、石油和天然氣等化石燃料，這些是人為氣候危機的主要驅(qū)動因素。

自從在英國取得成功以來，ITER 就出現(xiàn)了巨大的動力，但從事該項目的人員也正在發(fā)生重大變化。他們的總干事比戈特（Bernard Bigot）在領(lǐng)導(dǎo) ITER 七年后于 5 月 14 日因病去世。在他去世之前，比戈特在他陽光明媚的辦公室里分享了他對聚變能的感染力樂觀，辦公室俯瞰著 ITER 自己的托卡馬克裝置的外殼，這是一個仍在建設(shè)中的科幻結(jié)構(gòu)。

比戈特說，“無論是在生物學(xué)上、社會上，還是經(jīng)濟上，能源就是生命”，當(dāng)?shù)厍蛏系娜丝谏儆?0億時，就有足夠的可再生能源來滿足需求。

我們接受了化石燃料，對我們的環(huán)境造成了很大的傷害。而我們現(xiàn)在擁有 80 億人口，正處于一場劇烈的氣候危機之中。他說：“別無選擇，只能擺脫我們目前的主要動力來源。而最好的選擇似乎是宇宙已經(jīng)使用了數(shù)十億年的那個?！?/p>

聚變能量是通過將兩個本質(zhì)上排斥的粒子強制在一起而產(chǎn)生的。在將少量燃料注入托卡馬克后，巨磁體被激活以產(chǎn)生等離子體，這是物質(zhì)的第四種狀態(tài)，有點像帶電的氣體或湯。

通過將托卡馬克內(nèi)部的溫度升高到不可思議的高水平，燃料中的顆粒被迫融合成一個。這個過程會產(chǎn)生氦和中子，它們的質(zhì)量比最初制造它們的部件要輕。

缺失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為巨大的能量，能夠逃離等離子體的中子然后撞擊托卡馬克壁上的“毯子”，它們的動能以熱量的形式傳遞。這些熱量可以用來加熱水、產(chǎn)生蒸汽和轉(zhuǎn)動渦輪機發(fā)電。

這一切都需要托卡馬克包含嚴重的熱量。等離子體需要達到至少 1.5 億攝氏度，比太陽核心熱 10 倍。這就引出了一個問題：地球上的任何東西怎么能保持如此高的溫度？

這是幾代聚變能尋求者設(shè)法克服的眾多障礙之一?？茖W(xué)家和工程師設(shè)計了巨大的磁鐵來產(chǎn)生強大的磁場來保持熱量被限制住，因為其他任何東西都會融化。

那些從事核聚變工作的人一直試圖在他們的機器中做的基本上是復(fù)制太陽。太陽是一個永恒的聚變工廠，由一個巨大的等離子燃燒球組成。它每秒將數(shù)百噸氫融合成氦。

等離子體是構(gòu)成宇宙99.9%的物質(zhì)，包括恒星、太陽和所有星際物質(zhì)。例如，在地球上，它被用于電視和霓虹燈，我們可以在閃電和極光中看到它。

ITER 的幾位專家表示，盡管聽起來很棒，但產(chǎn)生聚變能量本身實際上并不是最難的部分。畢竟，自從氫彈發(fā)明以來，人類就一直在進行核聚變反應(yīng)。主要挑戰(zhàn)是維持它。英國的托卡馬克——稱為聯(lián)合歐洲圓環(huán)，或 JET——將聚變能量保持五秒鐘，但這只是該機器所能達到的最長時間。它的磁鐵由銅制成，建于 1970 年代。在這樣的高溫下超過五秒鐘就會導(dǎo)致它們?nèi)诨?/p>

ITER 使用可以持續(xù)更長時間的新型磁鐵，該項目旨在產(chǎn)生 10 倍的能量回報，從 50 兆瓦的輸入產(chǎn)生 500 兆瓦的能量。

但 ITER 的目標并不是真正將能量用于發(fā)電，而是證明它可以比 JET 能夠維持更長時間的聚變能量。這里的成功將意味著商業(yè)規(guī)模的機器可以在未來開始產(chǎn)生聚變。

當(dāng)太陽融合氫原子以產(chǎn)生氦時，JET 項目使用了兩種氫同位素，稱為氘和氚，ITER 也將使用它們。就化學(xué)組成和反應(yīng)而言，這些同位素的行為與氫幾乎相同。

氘和氚都存在于自然界中。氘在淡水和咸水中都很豐富——500毫升水中的氘加上少量的氚，就可以為一所房子供電一年。氚很稀有，但可以合成生產(chǎn)。目前，全球僅存20公斤，每年需求量不超過400克。但是在 800 萬比 1 的產(chǎn)量下，只需要極少量的兩種元素就可以產(chǎn)生大量的聚變能量。

氚是一種非常昂貴的物質(zhì)：一克目前價值約30000美元。如果核聚變起飛，需求將達到頂峰，給世界聚變大師帶來又一挑戰(zhàn)。

從遠處看，ITER 就像一個準備就緒的項目。從近距離看，很明顯它還有很長的路要走。在數(shù)百名工人共同完成 ITER 項目的背后，是來自全球各地的約 4500 家公司和 15000 名員工。

35 個國家正在就 ITER 開展合作，ITER 由七個主要成員——中國、美國、歐盟、俄羅斯、印度、日本和韓國——運營。它看起來有點像聯(lián)合國安理會，盡管已故的 Bigot 等人一直在努力將地緣政治完全排除在 ITER 之外。

各國從 1930 年代開始尋求聚變能，并在數(shù)十年的時間里建造了各種機器。但事實證明，在蘇聯(lián)制造的托卡馬克是最成功的。1968 年，蘇聯(lián)研究人員取得了巨大的聚變突破——他們能夠達到所需的高溫并在一段持續(xù)時間內(nèi)控制等離子體，這是以前從未做過的。

托卡馬克成為復(fù)制機器。甚至托卡馬克這個詞——“環(huán)形磁約束”的合成詞——也來自俄語。俄羅斯還提供了 ITER 項目的一些最關(guān)鍵要素，并且是其主要資助者之一。例如，托卡馬克頂部的磁鐵是在圣彼得堡制造的，并在那里等待，準備送往法國，ITER 通信負責(zé)人拉班·科布倫茨 (Laban Coblentz) 說。

ITER 項目的規(guī)模和雄心似乎很大，但它至少是對人類對地球造成的混亂的一種成比例的反應(yīng)。自 1973 年以來，全球能源使用量增加了一倍多。到本世紀末，它實際上可能會增加兩倍。排放到大氣中的所有二氧化碳中有 70% 是通過人類的能源消耗產(chǎn)生的。我們消耗的所有能源中有 80% 來自化石燃料。

現(xiàn)在，地球正在加速升溫，這會轉(zhuǎn)化為更頻繁和更致命的熱浪、引發(fā)饑荒的干旱、野火、洪水和海平面上升。隨著整個生態(tài)系統(tǒng)達到臨界點，越來越多的人類生命危在旦夕，氣候危機的影響越來越難以逆轉(zhuǎn)。

世界現(xiàn)在正爭先恐后地快速脫碳，并加快從行星烘焙化石燃料向太陽能、風(fēng)能和水電等可再生能源的過渡。一些國家寄希望于核裂變能源，這種能源是低碳的，但伴隨著小但不可忽視的災(zāi)難風(fēng)險、放射性廢物的儲存問題和高成本。

但是，對于世界是否能夠以足夠快的速度進行這種綠色過渡以避免災(zāi)難性的氣候變化，存在嚴重的問題。

這就是融合可能成為第 11 小時英雄的地方——如果世界及時掌握它的話。

當(dāng)已故物理學(xué)家斯蒂芬霍金在 2010 年被時代雜志問及他希望在他的有生之年看到什么科學(xué)發(fā)現(xiàn)時，他準確地指出了這個過程。

“我希望核聚變成為一種實用的能源，”他說?！八鼘⑻峁┤≈槐M的能源供應(yīng)，不會造成污染或全球變暖。”

從事核聚變工作的專家們已經(jīng)克服了巨大的挑戰(zhàn)，包括 Bigot 在內(nèi)的許多人將他們的整個職業(yè)生涯都奉獻給了它，但從未看到它投入實際應(yīng)用。

現(xiàn)在商業(yè)企業(yè)正準備生產(chǎn)和銷售聚變能源，他們非常樂觀地認為這種未來的能源可能會在本世紀中葉上線。

但與以往的核聚變一樣，隨著一個挑戰(zhàn)被克服，另一個挑戰(zhàn)似乎又出現(xiàn)了。氚庫存有限，價格為一，因此ITER正在嘗試自己生產(chǎn)。在這方面，前景還不錯。托卡馬克內(nèi)的毯子將涂有鋰，當(dāng)逃逸的等離子體中子到達它時，它們將與鋰發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生更多的氚燃料。

時間和金錢一直是大型項目的關(guān)注點，但“大”甚至還沒有開始描述 ITER 的規(guī)模，這確實是世界上歷史上最大、最雄心勃勃的國際能源合作之一。比戈特說，一天的延誤成本約為一百萬歐元。

歐盟承擔(dān)了該項目不斷增加的建設(shè)成本的 45%。粗略估計，所有其他參與國的貢獻率均略高于9%。最初，整個建設(shè)估計約為 60 億歐元（64 億美元）。目前，總額已增加兩倍多，達到約 200 億歐元。

2001 年的預(yù)測設(shè)想在 2016 年生產(chǎn)第一批等離子體，這是另一個未實現(xiàn)的目標。一些觀察家曾認為該項目已經(jīng)泡湯，但在 Bigot 掌舵后，該項目被精簡并重回正軌。Coblentz 說，Bigot 以微觀管理者著稱，但這正是讓這個復(fù)雜項目井井有條的必要條件。

“當(dāng)你到達這里時，他的車在早上 7 點就位，而且經(jīng)常在這里直到晚上 9 點或 10 點，”科布倫茨說?！八阅憧傆X得沒有一個細節(jié)太大或太小讓他無法認真對待和參與?！?/p>

盡管在他的領(lǐng)導(dǎo)下，期望和截止日期也被修改為更加現(xiàn)實。現(xiàn)在預(yù)計第一個等離子體將在 2025 年進行，第一個氘氚實驗有望在 2035 年進行，盡管即使這些實驗現(xiàn)在也在審查中——部分原因是大流行和持續(xù)的供應(yīng)鏈問題推遲了。

然而，世界上最大的項目之一在他的腿上落后于時間，Bigot 對 ITER 的潛力保持熱情和樂觀，直到他最后一口氣。

“氫聚變的效率是燃燒化石燃料的一百萬倍。我們在這里嘗試做的實際上非常非常像在地球上創(chuàng)造一個小型人造太陽，”他說。“這個聚變發(fā)電廠將一直運行?？梢哉f，這個太陽永遠不會落山?！?/p>