從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。其中一個是我們每天都看到已經燃燒了45億年的太陽。另一個是由數(shù)千人的頭腦和雙手建造的，核聚變發(fā)電站。這是一個巨大的建筑工地，可以解決人類歷史上最大的能源危機。

在圣保羅-萊茲-杜蘭斯的小鎮(zhèn)上，35個國家齊聚一堂，試圖掌握核聚變，核聚變在太陽和所有恒星中都會自然發(fā)生，但在地球上很難復制。

聚變提供了一種幾乎無限的能源形式，與化石燃料不同，它不會產生任何溫室氣體，而且與當今使用的核裂變發(fā)電站不同，它不會產生放射性核廢物。

如果掌握了這一技術，聚變發(fā)電將為世界大部分地區(qū)提供動力。只要加入1克燃料，就可以在聚變中產生相當于8噸油的能量。這是一個驚人的效益，800萬比1。

原子能專家很少預測聚變能何時可以廣泛應用，他們經常開玩笑說，不管你什么時候問，都是30年后。

今年2月，牛津附近英國村莊Culham的科學家宣布了一項重大突破：他們在一個名為托卡馬克的巨大圓環(huán)形機器中，產生并維持了創(chuàng)紀錄的5900兆焦耳的聚變能，持續(xù)時間為5秒。

雖然它只夠為一所房子提供一天的電力。然而，這是一個歷史性的時刻。它證明了核聚變確實有可能在地球上產生。

托卡馬克頂部視圖。托卡馬克最終將重達23000噸，相當于三座埃菲爾鐵塔的總重量。

這對法國的國際熱核實驗反應堆項目來說是個好消息，該項目更為人所知的是ITER。其主要目的是證明聚變可以商業(yè)化利用。如果可以的話，世界將不再使用煤炭、石油和天然氣等化石燃料。

自ITER在英國取得成功以來，從事該項目的人員也正在經歷重大變化。他們的總干事伯納德·比戈特（Bernard Bigot）（法語發(fā)音為bi GOH）在領導ITER七年后于5月14日病逝。

在他去世之前，Bigot在陽光明媚的辦公室分享了他對聚變能源的樂觀態(tài)度，辦公室里忽略了ITER托卡馬克的外殼，這是一個仍在建造中的科幻結構。

“能量就是生命，”Bigot說?！皬纳飳W、社會學、經濟學角度來看?！?/p>

工人們把排氣管抬離會場。這些管道用于將大型部件運送至清潔設施的卡車排出廢氣。

Bigot說，當?shù)厍蛏先丝诓蛔?0億時，有足夠的可再生能源來滿足需求。

他說：“現(xiàn)在不是了。自從工業(yè)革命和隨后的人口爆炸以來就不是了。所以我們大量使用化石燃料，對我們的環(huán)境造成了很大的危害?，F(xiàn)在我們有80億人口，正處于嚴重的氣候危機之中。”

模仿太陽

聚變是通過將兩個本質上相互排斥的粒子相撞在一起而產生的。在向托卡馬克注入少量燃料后，巨大的磁鐵被激活，形成等離子體，這是物質的第四種狀態(tài)，有點像帶電的氣體。

通過將托卡馬克內部的溫度升高到不可思議的高水平，燃料中的粒子被迫融合成一個。這個過程產生了氦和中子。

缺失的質量轉化為巨大的能量。中子能夠逃逸等離子體，然后撞擊托卡馬克壁上的“毯子”，其動能以熱量的形式傳遞。這些熱量可以用來加熱水、產生蒸汽和轉動渦輪機發(fā)電。

這一切都需要托卡馬克可以經受住超高溫。等離子體需要達到至少1.5億攝氏度，比太陽核心溫度高10倍。這也產生了一個問題：地球上的東西怎么才能經受住如此高的溫度？

這是一代又一代聚變能源科學家設法克服的眾多障礙之一?？茖W家和工程師們設計了巨大的磁鐵來產生一個強大的磁場來承受熱量。其他任何物體都會融化。

從事聚變研究的人員一直試圖在他們的機器內復制太陽。太陽是一個永久的聚變工廠，由一個巨大的等離子燃燒球組成。它每秒將數(shù)百噸氫熔合成氦。

宇宙中99.9%的物質都是等離子體，包括恒星、太陽和所有星際物質。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，盡管聽起來很可怕，但產生聚變能本身其實并不難。畢竟，自從氫彈發(fā)明以來，人類就一直在進行核聚變反應。主要的挑戰(zhàn)是怎么維持住。英國的托卡馬克裝置被稱為歐洲聯(lián)合環(huán)，或噴氣式聚變能裝置，持續(xù)時間為5秒，但這已經是該裝置持續(xù)的最長時間了。其磁鐵由銅制成，建于20世紀70年代。在這樣的高溫下，任何超過五秒鐘的時間都會導致它們融化。

ITER使用壽命更長的新型磁鐵，該項目旨在產生10倍的能量回報，從50兆瓦的輸入中產生500兆瓦的能量。

工人們正在組裝四個極向場線圈，這些線圈將構成容納等離子體所需的磁場保持架。每個直徑在22到24米之間。

但ITER的目標并不是將能量用于發(fā)電，而是證明它能夠比JET維持聚變能量的時間更長。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生融合。

當太陽將氫原子融合成氦時，JET項目使用了兩種氫同位素氘和氚，ITER也將使用這兩種同位素。就化學組成和反應而言，這些同位素的行為幾乎與氫相同。

氘和氚都存在于自然界中。淡水和鹽水中都含有豐富的氘——僅500毫升水中的氘，加上少量的氚，就可以為一座房子提供一年的動力。氚很稀有，但可以人工合成。目前，世界上只有20公斤，每年的需求量不超過400克。但在800萬比1的產量下，只需要少量的兩種元素就能產生大量的聚變能。

氚是一種非常昂貴的物質：一克目前價值約30000美元。如果核聚變能實現(xiàn)，需求將達到頂峰，這將帶來另一個挑戰(zhàn)。

施工期間，工人在超導體上進行精密焊接。

由1000萬個零件組成

從遠處看，國際熱核實驗堆（ITER）似乎是一個準備就緒的項目。從近距離來看，很明顯，還有很長的路要走。

這座橫跨39個建筑工地的建筑極其復雜。主要工地的環(huán)境要求無菌，在750噸起重機的幫助下，巨大的部件正在安裝到位。工作人員已經組裝好托卡馬克的外殼，但他們仍在等待一些部件，包括一塊來自俄羅斯的巨大磁鐵，它將位于托卡馬克的頂部。

這些令人興奮。托卡馬克最終將重達23000噸。這是三座埃菲爾鐵塔的總重量。它將由100萬個組件組成，進一步分為不少于1000萬個較小的部分。

這個強大的龐然大物將被有史以來最大的磁鐵所包圍。它們驚人的尺寸——其中一些直徑可達24米——意味著它們太大，無法運輸，必須在現(xiàn)場組裝。

考慮到涉及的部件數(shù)量巨大，根本沒有出錯的余地。

即使是這臺巨大機器的數(shù)字設計也跨越了占用超過兩TB驅動器空間的3D計算機文件。這與您可以在其上節(jié)省1.6億多個單頁Word文檔的空間量相同。

真空容器九個部分之一，不久將被吊到巨型起重機上進行組裝。

在數(shù)百名工人共同完成ITER項目的背后，大約有4500家公司，15000名員工來自全球各地。

35個國家正在合作開發(fā)ITER，該項目由七個主要成員國，即中國、美國、歐盟、俄羅斯、印度、日本和韓國。這看起來有點像聯(lián)合國安理會。

由于戰(zhàn)爭的影響，俄羅斯被排除在許多其他國際科學項目之外，但歐盟委員會在制裁中明確將ITER排除在外。

部分原因是俄羅斯不僅與該項目有著千絲萬縷的聯(lián)系，而且歷史上與聚變能源也有著千絲萬縷的聯(lián)系。

框架下部的黑色平臺是托卡馬克綜合設施，這是一座40萬噸重的建筑，將托卡馬克、診斷和氚建筑結合在一起。它后面的混凝土結構是診斷大樓。

20世紀30年代，各國開始尋求聚變能源，數(shù)十年來制造了各種機器。但事實證明，最成功的是蘇聯(lián)制造的托卡馬克裝置。1968年，蘇聯(lián)研究人員取得了巨大的突破——他們能夠達到所需的高溫，并在一段持續(xù)的時間內容納等離子體，這是以前從未做過的。

甚至托卡馬克這個“環(huán)形磁約束”的詞也來自俄語。

俄羅斯還為ITER項目提供了一些最關鍵的要素，是ITER項目的主要資助者之一。例如，ITER通信主管拉班·科布倫茨（LabanCoblentz）表示，托卡馬克頂部的磁鐵是在圣彼得堡制造的，并準備送往法國。

他說，到目前為止，俄羅斯參與該項目的情況沒有任何變化。

科布倫茨說：“ITER實際上是冷戰(zhàn)的產物?！?/p>

他指出，自1985年ITER誕生以來，七個主要成員經歷了許多緊張事件。

他說：“我認為ITER是一個和平項目并不夸張。”。

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在托卡馬克坑內，一名工作人員測量了一個圓柱形通道（稱為饋線短管）和低溫恒溫器底座之間的連接，這有助于保持托卡馬克的真空冷卻。

但科布倫茨承認，烏克蘭戰(zhàn)爭是“前所未有的”，他無法預測這對俄羅斯在ITER的未來意味著什么——這將是下一任總干事面臨的一個微妙問題。

他說：“但我們的共同承諾一如既往。我可以說，從我參與該項目的一開始，日常政治對我們的努力幾乎沒有影響?！?/p>

ITER 有60米高，ITER加熱、通風和空調系統(tǒng)后面有一個彎曲的樓梯。

僅僅找到合適的地點就花了數(shù)年時間，涉及十多年的技術研究、政治談判和外交微調。2005年，在莫斯科舉行的一次會議上，法國的圣保羅列茲Durance最終被確定為建造地點，一年后，在巴黎簽署了協(xié)議。

2010年，基礎鋪設完畢，2014年，第一臺施工機械投入使用。

時間不多了

國際熱核實驗堆項目的規(guī)模和雄心壯志似乎是巨大的，但它至少是對人類對地球造成的混亂的一種比例反應。自1973年以來，全球能源使用量增加了一倍多。到本世紀末，這一數(shù)字可能會增加三倍。進入大氣的二氧化碳排放量中有70%是通過人類的能源消耗產生的。我們消耗的能源中有80%來自化石燃料。

現(xiàn)在，地球的熱浪更頻繁、更致命、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，越來越多的人面臨生命危險，氣候危機的影響越來越難以扭轉。

一名焊工站在ITER低溫恒溫器底座最底層的防護罩后面。

目前，世界正忙于迅速脫碳，并加快從化石燃料向太陽能、風能和水電等可再生能源的轉變。一些國家依賴核裂變能源，核裂變能源是低碳的，雖然風險很小，但也不容忽視，放射性廢物的儲存問題和高昂的成本。

但是，對于世界是否能夠快速實現(xiàn)綠色過渡以避免災難性氣候變化，還存在著巨大的挑戰(zhàn)。

2010年，《時代》雜志問已故物理學家史蒂芬·霍金，他希望在有生之年看到哪項偉大的科學成就時，他指出了這個科研項目。

他說：“我希望核聚變成為一種實用的能源。”?！八鼘⑻峁┤≈槐M、用之不竭的能源供應，不會造成污染或全球變暖?！?/p>

真空容器的一部分，是一個密封的鋼容器，將容納聚變反應，并作為第一道安全防護屏障。

新時代

從事核聚變研究的專家們已經克服了巨大的挑戰(zhàn)，包括Bigot在內的許多人都將自己的整個職業(yè)生涯都獻給了核聚變，但從未看到它得到實際應用。

現(xiàn)在，商業(yè)企業(yè)對未來的這種能源可能在本世紀中葉上線持樂觀態(tài)度。

但正如核聚變一樣，當一個挑戰(zhàn)被克服時，另一個似乎突然出現(xiàn)。氚的有限庫存和價格是其中之一，因此ITER正在努力生產自己的氚。在這方面，前景不錯。托卡馬克內的包層將覆蓋鋰，當逸出的等離子體中子到達包層時，它們將與鋰發(fā)生反應，生成更多的氚燃料。

時間和金錢總是大項目的關注點，但“大”一詞甚至不能描述ITER的規(guī)模，ITER是歷史上真正世界上最大、最雄心勃勃的國際能源合作之一。

Bigot表示，一天的延遲費用約為100萬歐元。

歐盟承擔著該項目建筑成本的45%。粗略估計，所有其他參與國的貢獻率都略高于9%。最初，整個工程估計約為60億歐元（64億美元）。目前，總額已增加了兩倍多，達到200億歐元左右。

用于測試極向場線圈的低溫恒溫器的一部分。低溫恒溫器將有助于限制等離子體。

2001年的預測預計，將于2016年投產，這是一個未實現(xiàn)的目標。一些觀察家曾認為該項目已陷入僵局，但在Bigot掌舵后，該項目得到了簡化并重新步入正軌?？撇紓惔恼f，Bigot素有“微觀管理者”的美譽，但這正是使這一復雜項目井然有序所需要的。

雖然在他的領導下，期望和最后期限也被修改為更加現(xiàn)實。第一個等離子體現(xiàn)在預計在2025年，第一個氘氚實驗有望在2035年進行。

Bigot在臨終前一直對ITER的潛力充滿熱情和樂觀。

他說：“氫聚變的效率是燃燒化石燃料的一百萬倍。我們在這里所做的實際上非常像在地球上創(chuàng)造一個小型人造太陽。”。“這個核聚變電廠將一直運行。可以說，這個太陽永遠不會落下。”

黃昏降臨在法國圣保羅萊茲杜蘭斯的ITER綜合設施上。