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我国人造太阳调试成功七八月份将运行[组图]

2006年4月6日 23:51
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上 海

导 读
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       万元熙作客新闻会客厅
      
      
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                                   研究人员讨论人造太阳

     
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    工程技术人员研究“人造太阳

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    “人造太阳”组装试验




      4月6日,央视新闻频道《新闻会客厅》播出节目《揭秘“人造太阳”》,以下为节目实录:

      主持人:您好观众朋友,欢迎走进《新闻会客厅》。3月23号,汽油的价格又涨了,让我们感觉到除了以后买汽油多花钱之外,能源危机似乎离我们越来越近,也是在同一天一个消息也被人们注意到,就是说中国要升起人造太阳了,而提供一种无限量的、安全、清洁的 能源,听到这样的消息人们难免心生疑问,太阳可以人造吗?

      亿万年来,地球上的万物靠着太阳源源不断的能量维持自身的发展。2006年3月23日,有一条关于太阳的新闻引起了人们的关注:中国的“人造太阳”实验装置调试成功,年内即将运行。这使得人们对“人造太阳”这个话题产生了浓厚兴趣。

      (关于“人造太阳”一词,记者在街上的随机采访)

      记者:一听到“人造太阳”这个词,你能想到的是什么?

      市民1:又大又亮,又漂亮。

      市民2:发电、发热?

      市民3:像灯泡一样的吧。

      市民4:玩具,给小孩玩的玩具。

      市民5:应该是跟艺术有关的吧。

      市民6:为人类提供能源的吧?这不是能源危机了嘛。

      在记者随机采访的20多个人当中,没有人能够准确地说出人造太阳到底是怎么回事,在大多数人眼中,人造太阳就是人类复制的一个新太阳。“人造太阳”真的是能够挂在天上的新太阳吗?它究竟是个什么样子?中国刚刚调试成功的“人造太阳”实验装置又是什么呢?这个答案也许只有亲自造太阳的人知道。

      主持人:今天我们就请到了在这个问题上最有发言权的,这个项目的负责人万元熙教授,万教授您好。刚才的答案五花八门,有人说肯定是很大很亮,有人说像灯泡一样,有人说可能是给小孩制造的玩具,但是真正人造太阳的样子是什么样,

      万元熙:引起人们误解的就是现在在等离子物理所经过八年的艰苦奋斗努力,终于建造了一个全超导的托克马克试验装置。

      主持人:这个装置如果成功的话,就是将来的人造太阳的样子吗?

      万元熙:基本上就是这样,但是它更大。

      主持人:这个给人感觉就是一个超大的锅炉的样子,根本和我们现在看到的天上的太阳不相干,能不能简单地这么理解,之所以称作人造太阳,就是它产生能量的原理和太阳产生能量的原理是一样的,所以这样叫?

      万元熙:对,太阳是发出强大的光,辐射到宇宙空间当中去,太阳上面这么巨大的能量来自于什么?来自于核聚变反应。

      主持人:通过像太阳一样的核聚变反应发电,就是未来的人造太阳?

      万元熙:对。

      在太阳的中心,温度高达1500万摄氏度,气压达到3000多亿个大气压,在这样的高温高压条件下,氢原子核聚变成氦原子核,并放出大量能量。几十亿年来,太阳犹如一个巨大的核聚变反应装置,无休止地向外辐射着能量。

      核聚变能是两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时释放的能量,产生聚变的主要燃料之一是氢的同位素氘。氘广泛的分布在水中,每一升水中约含有30毫克氘,通过聚变反应产生的能量相当于300升汽油的热能。采集氘并使之与相关物质聚变产生能量,就是人造太阳的原理。

      根据科学家的分析,如果我们未来能建成一座1000兆瓦的核聚变电站,每年只需要从海水中提取304公斤的氘就可以产生1000兆瓦的电量,照此计算,地球上仅在海水中就含有的45万亿吨氘,足够人类使用上百亿年,比太阳的寿命还要长。

      1952年,当第一颗氢弹爆炸之后,人类制造核聚变反应成为现实,但那只是不可控制的瞬间爆炸。从那个时候开始,科学家们一直在寻找途径,把氢弹爆炸在某个试验装置上面加以控制地让它发生,然后源源不断地取出它的核聚变能。50多年的时间过去了,这个梦想一直没能实现。

      主持人:氢弹是瞬间的,这个能持续不断地让它产生能量。

      万元熙:对,因此我们把我们的研究称为可以控制的受控热核聚变反应,这种反应在两条途径当中正在迅速地发展,一条途径就是造出各式各样的磁容器来,其中有一类磁容器叫做托克马克,正是在这一类的托克马克聚变装置上面,在世界上经过60年的努力,已经取得了巨大的成功,在这种装置上已经可以把氘氚的聚变燃料加热到四亿到五亿度的高温区,然后在这么高的温度下就发生了大量的聚变反应。在世界上最大的托克马克装置欧洲联合环上面已经获得了最大的聚变功率输出,到了16到17兆瓦,但是都只能短暂地运行,也就是这个磁笼只能存在几秒、十几秒钟,因此你加热到实现聚变反应也只有几秒钟的短暂时间。

      主持人:而我们追求的是连续不断地?

      万元熙:对,所以说一方面获得了巨大进展,另外一方面能否走向稳态运行,这是未来的聚变反应堆所需要的。

      主持人:您刚才讲的这些内容当中,特别常提到的一个词就是稳态,是不是这次的装置最大的进展就在于此?

      万元熙:对,这个装置最大的特点就是为了把托克马克已经取得的巨大进展过渡到稳态运行,为未来实现真正的人造小太阳做出重要的贡献。

      主持人:它能不能实现这个效果,就现在还不知道呢,是吗,要到七八月份让它运转一次才知道它能不能实现相对持续时间的输出能量。

      万元熙:我们未来七八月份是全部把装置装好以后,仅仅是开始了物理实验,这个物理实验已经引起了全世界同行的很大关注,给予了极高的兴趣,原因就是到目前为止,这将是第一个全超导的,可以稳态运行的一个托克马克装置。

      主持人:现在其实进行到这个阶段,就是把这个装置要进行实验,还不见得这是能发电的太阳,可是却做了非常多的宣传,人们以为人造太阳要升空了,这一个进展意义究竟有多大?

      万元熙:这是一个相当大的误解,就是在全世界目前所有的聚变装置,包括最大的也不能称之为是人造太阳,已经建成的人造太阳,但是所有这些装置上面的研究的各式各样的结果,都会为未来建造真实的受控热核聚变反应堆,聚变能电站做出重要的贡献,奠定工程和物理的基础,没有这些工程和物理的基础,不可想象未来可以建造一个真实的聚变反应电站。

      距离当年的氢弹爆炸50多年的时间过去了,尽管世界上许多国家建起了核电站,人类还是没有看到一座核聚变发电站的出现。但是核聚变电站的诱人前景依然是人们心中一个割舍不去的梦。50年来,全世界都在为建立一个能够控制核聚变的装置而努力。在30多个国家建造的大大小小上百个实验装置上,每一次放电时间的延长,人们都为之兴奋;每一次温度的提高,人们都为之欢呼;因为这看似小小的进步,都意味着我们离聚变能的应用更近了一步。

      主持人:其实我们也知道,比方说核电站,这不是都已经存在了吗,那样的核电和未来的人造太阳发的核电的区别是什么呢?

      万元熙:现在的裂变电站有两个问题,一个问题,地球上所蕴藏的铀矿,作为铀的燃料也只能用60年左右,这是1998年世界能源组织公布的数据。

      主持人:也有用完的一天,而且并不长。

      万元熙:对。另外一个相当大的问题,在使用铀矿的过程当中产生一些高放射性的废物,这些废物的寿命非常之长,就是几千上万年它仍然是有放射性的,对人类的环境会造成另外一种污染。但是聚变能源恰恰不同,因为它的燃料来自于海水当中,藏量非常丰富,如果一升海水等同于三百公升汽油,您可以想象,人类的一次性的能源将是无穷尽的。

      主持人:一升海水怎么等于三百公升的汽油?

      万元熙:三百升汽油,原因就是在一升海水当中含有氢的同位素氘,如果你把它提取出来,放到未来的人造太阳当中发生聚变反应,放出来的能量等同于燃烧三百公升的汽油的能量。

      主持人:感觉像是一个无本生意一样的。

      万元熙:对,这时候人类,第一,不会为可持续发展而操心。第二,不会为能源的短缺发生政治的、军事的各式各样的冲突,最重要的是不会因为使用化石燃料以及其它的燃料,把一个本来应当干干净净的地球变得非常脏,污染得非常厉害。特别是中国,因为中国是世界上发展最快的国家,能源的需求将成为非常大的一个严重的问题,像您刚才在开头所说的,油价又涨了,从两块多现在涨到了四块多,不仅仅是油价涨,以后没有了怎么办?不仅仅是没有的问题,像北京的 空气污染,中国地球的污染,使用煤,使用汽油,这个污染多么严重,所以说为我们子孙万代未来的幸福生活着想,为人类的可持续发展着想,聚变研究再困难,我也呼吁各级领导所有的年轻人,有志于真实地为中国的兴旺发达,为人类的可持续发展做出贡献的科技工作者,或者年轻人,加入到我们这个行当当中来。

      主持人:研究一个产生聚变反应的装置就花了几十年的时间,研究这个产品聚变反应的装置就花了人类几十年的时间,人类刚刚想到利用聚变产生能源的时候,有没有预料到这个工程这么困难?

      万元熙:当氢弹一旦爆炸成功的时候,当时在全世界,当时的苏联和美国都以绝密的形式进行着聚变能的受控热核聚变能的研究,因为原子弹一爆炸以后,十几年的工夫就研制出来了裂变电站,人们就可以用原子弹的裂变能量,氢弹一爆炸,巨大的无限的清洁能源我们即将获得,所以说这些国家都认为氢弹爆炸了,是不是我们也可以用五年、十年或者十五年的时间造出一个聚变能电站。

      主持人:那时候估计还是很乐观的。

      万元熙:对,非常乐观,所以处在绝密的状况,绝密不是军事上的原因,是因为商业的利益太巨大了,对人类的可持续发展太重要了,但是事实上,当所有这些国家从事这些绝密的研究数年、十多年以后就发现太困难了,所以最后受控热核聚变的研究,目前在全世界是最广泛的国际合作的研究项目,是完全不保密的。主持人:究竟碰到了什么呢?

      万元熙:原因就是聚变的条件必须实现极高的温度,加热燃料到亿万度的高温,这个燃料在亿万度高温下面约束到一个局部的小空间当中,这个本身太复杂了,如果你加热到上亿度的高温,什么样物质的器皿能够盛装上亿度的高温燃料,耐火砖是绝对不行的,不锈钢也绝对不行,所以你必须要用特殊的方式来约束极高温度的聚变燃料。

      主持人:不是一种具体的什么物体、什么物质了,而是一种方法本身成为一种固定它的方式,这个装置。

      万元熙:如果说我们没有物质的器皿能盛装上亿度高温的高温等离子体聚变燃料,我们可否用磁场构造一个磁的容器,来盛装约束极高温度的聚变燃料,这就是托克马克这一种类型的磁约束聚变装置,它就是用这个装置外面大量大的线圈和磁体产生一个环形的磁容器,在这个磁容器里面约束、加热聚变的燃料,让它发生聚变反应。

      主持人:从开始进行这个研究到今天取得这个阶段性的成果,用了人类多少年的时间?

      万元熙:自从过去的60年来,将近有一百个大大小小的托克马克,证实所有的托克马克,你贡献这一点,我贡献那一点,你有这个特点,我有那个特点,使得我们敢于去建造越来越大的托克马克聚变装置。

      主持人:研究这个装置就用去了60年的时间,可以这么说吗?

      万元熙:以及它上面的试验研究。

      主持人:60年到今天。

      万元熙:对,将近60年。

      对于很多人来说,中国“人造太阳”的研制是个爆炸性新闻,但是对于万元熙而言,这项工作很早就已经开始了。我国科学家在上个世纪50年代中期就开始了可控核聚变的研究,1984年中国核工业总公司西南物理研究院曾经建成中国最大的研究核聚变的托克马克装置。今年3月,万元熙所在的中科院等离子物理研究所的“人造太阳”实验装置调试成功,意味着能够稳态运行的实验装置已经具备实验能力。

      采访中科院等粒子物理研究所所长李建刚:我们这一代的科学家已经做了50年还没有完成这件事情,并不是说我们这些人太笨,因为这件事情太难了,难到靠任何一个国家的财力、物力和科学技术都不可能达到。我最大的愿望就是希望在我有生之年能够看到一个灯泡是用聚变能点亮的,但是客观的讲,也许这种愿望实现不了,因为它太难了。

      虽然万元熙他们研制的“人造太阳”实验装置还没有进行真正的核聚变实验,但是他们的调试成功已经得到了国际聚变界的关注和称赞。在万元熙看来,和30年前他们刚刚开始这项研究相比,国际聚变界态度的转变让他颇有感触。

      主持人:在什么样的场合下,您最能感受到这种变化,这种被人尊敬,被人认可的变化?

      万元熙:特别是当我们的全超导托克马克工程调试成功,过去当我们跟别的国家讨论着国际交流和合作的时候,某些国家的官员们总是这么说,我们跟你没合作,没有什么可获得的,现在不一样,世界上最著名的许多研究所都主动、积极地要求跟中国科学院等离子体物理研究所,跟中国磁约束聚变界进行广泛的合作,所以说十多年以来,随着国力的强盛和国家的开放,一批有才干的聚变人才在中国已经迅速成长起来了,这对中国未来聚变研究是太至关重要了。因为中国的聚变研究不是一代人能够实现的,人造太阳的梦不是一代人能够把它完成的,而这个梦要几代人连续不断地努力才能够变为现实。

      主持人:刚才这位所长应该比您还年轻多了,他都说他的有生之年可能看不到一个灯泡发电是靠核聚变这个电能产生的。

      万元熙:但是您想一想,当我们宣传受控热核聚变重要的时候,许多官员们或者领导们都会紧接着问我,我们什么时候能拿到聚变能,我们什么时候能够发电,我要告诉他们说,可能还要三十到五十年的时间,哦,看来是太长了。我要说的是,跟整个人类历史发展的长河相比较,三十年、五十年算什么,五十年的工夫中国已经发生了翻天覆地的变化,如果三十到五十年我们能够一劳永逸地解决人类可持续发展最重要的清洁能源,无限的清洁能源,三十到五十年极其困难,不成为任何问题。

      主持人:开始的时候人类对研究聚变能表示很乐观,五六年、十年可能就能成功,那您刚刚投入这个事业的时候,您怎么想的,您预想也是十几年就能获得成功?

      万元熙:我从来没认为这项研究能够在十几年当中就能成功,我认为这项研究是极其艰巨的,原因是我们的目标是要到五千万度到数亿度的高温,在我投入这个装置的时候,在托克马克这类装置上面,刚刚得到一个爆炸性的新闻,俄罗斯制造的T3托克马克装置上面获得了上百万度的高温,就使整个世界聚变界非常欢欣鼓舞,可是百万度离上亿度,离千万度,那还差得很远。聚变研究是一个从基础研究到工程技术的发展,到相当大规模的建立电站,这是一个非常复杂的系统工程,它既要基础的物理研究结果的支持,更需要许多高科技技术的支持,可是我坚信,这个研究哪怕是再用三十年、五十年也是对人类的可持续发展太值得了。

      主持人:在三十多年前,您投身这个事业的时候,您就知道,即便到自己退休也不见得能看到成果。

      万元熙:那肯定无疑的。

      主持人:可是人们在做事的时候总是希望自己能够亲眼见到成果,它才更有动力,如果知道我都可能看不见这个成果的时候,这个动力是来自于什么?

      万元熙:我想整个聚变界都是如此,所以一方面我们整个国际聚变界要齐心协力,共同加以研究。另外一方面我们要培养新的年轻人才,我们要争取各个国家给予这项研究越来越大的支持,因为这也是不容易的事情。

      主持人:现在年轻人面临的很多问题是很现实的,他投入到一个领域当中,他总希望能够今天看见成果,或者明天能够写论文,如果这个事业不能够提供给他们很多东西,他们还愿意来吗?

      万元熙:以一种浮躁的心态去急功近利,去哗众取宠,那不叫科学研究,如果你有志于从事真实的对人类有意义的科学研究,你就应当耐得住寂寞,不要为名和利所诱惑,受控热核聚变就是这样一个研究,它对人类的未来如此重要,如果仅是为了急功近利,如果仅仅是为了个人的得失,那我觉得这项研究也许不适合于你。

      主持人:您说这是一项要耐得住寂寞的事业,这几十年当中您所体会到的寂寞是什么呢?

      万元熙:中国科学院等离子体物理研究所如果有机会,真想邀请你去访问一下,我们安徽合肥跟北京和上海相比,跟广州相比,相对来讲欠发达一些,尽管现在的省市领导全力以赴在推进经济的发展,所以非常多的人才在开头的20年前都到国外去了,相当多的人才能够到北京,绝对不留在合肥,能够到上海,也绝对不留在合肥,所以在整个我们所成长的过程当中,各人有各人的想法和意向,有的到北京去了,有的到上海去了,有的到其它地方,有的出国了,也不回来。

      主持人:您是因为做这个领域的研究,知道里边的道理,所以觉得三十年、五十年很正常,你值得付出这个代价,但是当您跟外界这样解释的时候,人们都能理解吗?

      万元熙:每年5月份我们都有所谓所的开放日,非常多的父母带着自己年轻的孩子来访问,这短短两天的时间之内有几万人来访问,他们教育着他们的孩子,了解着、认识着受控热核聚变,了解着、认识着什么是科学,什么是非常有用的科学,现在哪怕是百分之几的年轻的孩子们受到这种熏陶,认识到这种科学研究是非常重要的,加入到我们的行列当中就非常高兴,何况是中国政府对聚变研究现在给予了越来越大的支持,越来越强的支持,这是一个最美好的前提条件。

      主持人:对这样一个三五十年可能看不见成果的一个研究项目,有没有人不理解呢?

      万元熙:我觉得现在对受控热核聚变研究对人类未来的重要性,没有人不理解,只是说在某个阶段应当用多大的财力、物力来支持这项研究,有不同的争论,这是我个人的看法,但是这没有关系,尽管大家有不同的看法,但是对受控热核聚变研究要给予越来越强,越来越大的支持是非常重要的。

      主持人:可以理解,这是一个特别耗费人力、物力、时间的一项事业,就是很费钱,费钱费到什么程度?

      万元熙:比如说未来一个聚变,国际聚变界在托克马克已经取得巨大成功的基础上,曾经从1984年开始联合进行下一个试验聚变堆的设计和研究,具有几个不同的版本,第一个版本是这个试验反应堆要用一百亿才能把它建造起来,整个国际聚变界,各国政府都觉得钱太多了,所以改成第二个版本,要用五十亿去建造,现在已经得到了各个国家政府的批准,中国已经决定加入到这个当中来。所以说用五十亿仅仅建造一个试验反应堆,这个试验反应堆将可以产生500到700兆瓦的聚变功力,但它还不是一个真实的经济、实用的人造太阳。

      主持人:现在做研究,每天从您手里花掉的钱有多少?

      万元熙:在上个月我们进行试验调试的时候,大概一天的电费,直接或者间接消耗的电费就是五万人民币左右,还没有算其它的备用部,易损件的补充、更替和人力。今后如果正常运行起来,起码这样一个装置每天的运行和试验的费用应当在十万左右。

      主持人:每过一天24小时,十万块钱不见了。这个项目这么烧钱,对您有压力吗?

      万元熙:我觉得当然有压力,尽管科学研究允许失败,但是这么大一个工程项目,我觉得你必须要成功,如果成功了,你所使用的这些经费就完全值得,如果你不成功,那么至少获得了很多教训,非常幸运的是,我们的工程调试非常成功,我相信这一项工程项目建设一个稳态运行的试验平台的装置本身,95%的成功把握已经具备,这也是一旦听到我们工程调试成功的消息之后,几乎是世界上主要研究所著名科学家们都纷纷来电,对我们表示祝贺。而且今年10月份将到我们所来参加我们第二次国际顾问委员会,这就是说我们花了很多的钱得到了非常好的回报。

      主持人:今天您跟我讲这么多,我觉得您特别希望我们能够理解核聚变反应是怎么回事,理解这项事业的困难和前景都在哪儿,凡是能够向外界去讲这些的时候,您都很看重这样讲的机会,为什么?

      万元熙:原因是聚变研究是这么一项重要的工作,又是这么难宣传的工作,而且做起来是非常艰难的工作。另外一方面,聚变研究在过去60年全世界的共同努力下,又取得了这么大的进展,可是人们一说进展的时候就觉得我们明天可以得到了人造太阳,当我们说这件事情碰到了巨大挑战的时候,这件事情纯粹是梦想,不能实现,所以说宣传这个聚变研究,让各方面的人都能够理解这项工作,给予稳定的、长期的更坚定不移的支持,这是非常重要的,是对人类的可持续发展,对中国持续、高速发展将是太重要了,幸好,我们国家的领导人是越来越意识到这个重要性。

      主持人:我听我们的编导跟我说,说您跟她讲,做完这次节目您就准备回去退休了,如果真退休了,做了几十年的事业就能够把它放下吗?

      万元熙:在我还有能力的时候,我还能够工作的时候,我将以各种不同的方式,不用直接参与的方式,各种不同的方式来支持聚变研究事业,因为我觉得这个梦想没有实现,是我们人类共同的梦想,我们一定要为实现这个梦想做出自己力所能及的贡献,而且我相信这个梦想一定会成功,一定会实现。

      主持人:一定能成功?

      万元熙:一定的,因为人类需要。

     
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    选稿:乔德建    来源:CCTV-新闻会客厅   
     
     

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