中國參與的迄今最昂貴也最具挑戰(zhàn)性的大科學(xué)工程——國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆在爭(zhēng)議中推進(jìn)，有望2007年初正式上馬

　　在位于法國南部的卡達(dá)拉什（CADARACHI），7月13日，國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆項(xiàng)目（英文簡(jiǎn)稱ITER）六位副總干事人選正式確定。經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的準(zhǔn)備之后，這個(gè)耗資百億美元的大科學(xué)工程大幕，正在徐徐拉開。

　　“我們希望中國參與的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆項(xiàng)目，能夠在2007年初正式開工。”科技部高技術(shù)中心、ITER中國辦公室副主任羅德龍近日對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示。

　　所謂ITER項(xiàng)目，是一個(gè)旨在驗(yàn)證和平利用核聚變技術(shù)可行性的大型國際科學(xué)工程，目前由歐盟、中國、日本、美國、俄羅斯、韓國、印度七方共同參與。此前，項(xiàng)目總干事已確定由日本人池田要擔(dān)任。

　　從核裂變到核聚變

　　在過去半個(gè)多世紀(jì)中，人類探索和平利用核聚變的道路漫長(zhǎng)而又曲折。

　　公眾對(duì)核能并不陌生。自1991年12月秦山核電站正式并網(wǎng)發(fā)電以來，中國已經(jīng)建成及在建的核電機(jī)組已達(dá)11臺(tái)。在全球范圍內(nèi)，根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，僅已經(jīng)建成的核電機(jī)組就已經(jīng)達(dá)到了441臺(tái)，承擔(dān)著全球超過17％的電力供應(yīng)。

　　傳統(tǒng)的核電站，其發(fā)電機(jī)理是核裂變反應(yīng)，即類似鈾、钚這些比較重的原子核，裂變成較輕的原子核并且釋放出能量；核聚變則是反其道而行之，它通過將氘、氚（都是氫的同位素）等較輕的原子核，聚合成較重的原子核并釋放出巨大能量。

　　傳統(tǒng)的核電站有著致命的缺陷，其燃料——不管鈾還是钚——都有很強(qiáng)的放射性。1986年切爾諾貝利核電站泄漏事故，導(dǎo)致直接或間接死亡人數(shù)超過4000人。此外，廢料的處理至今未有良策。鈾礦石燃料在全球的儲(chǔ)量也十分有限，以中國為例，按照目前推算，自有鈾資源僅可以供40座百萬千瓦的核電站運(yùn)行50年左右。

　　相比之下，核聚變優(yōu)點(diǎn)多多。不僅原料不具放射性，其燃料來源更可以用“近乎無窮無盡”來形容。以最容易發(fā)生的氘氚聚變反應(yīng)為例。氘在海水中儲(chǔ)量極為豐富，每升海水中可提取的氘，如果完全聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量，相當(dāng)于整整300升汽油。氚可以利用鋰在反應(yīng)堆中生成，而鋰是地球上儲(chǔ)量最為豐富的資源之一。

　　實(shí)際上，在宇宙中，這種聚變反應(yīng)每時(shí)每刻都在發(fā)生。距離我們最近的就是太陽�？茖W(xué)家相信，核聚變?yōu)樾窍抵械膬|萬顆恒星提供了巨大的能量來源。

　　但是，把這種科幻般的想法真正付諸實(shí)現(xiàn)，其困難程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了科學(xué)界最初的預(yù)計(jì)。自從20世紀(jì)50年代以來，科學(xué)家一直在努力，但迄今仍未能取得決定性的進(jìn)展。最大的難題在于，核裂變反應(yīng)在室溫狀態(tài)下就可以進(jìn)行，但核聚變——哪怕最容易的氘氚反應(yīng)，也需要1億度的高溫才能發(fā)生。要知道，太陽表面的溫度也才只有1000萬度左右。

　　這樣高的溫度，任何材料都注定無法承受。直到20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)科學(xué)家提出了“托卡馬克”的概念，使得這一難題初露曙光。那就是利用環(huán)形封閉磁場(chǎng)組成的“磁籠”，把這些灼熱的處于等離子狀態(tài)的燃料約束起來。

　　20世紀(jì)90年代中期，英國的一個(gè)大型托卡馬克實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了1.6萬千瓦的聚變功率，這是一個(gè)很大的突破。雖然反應(yīng)產(chǎn)生的能量仍然遠(yuǎn)小于啟動(dòng)所需要的能量，但從理論上以及實(shí)驗(yàn)上，人類終于看到了核聚變實(shí)現(xiàn)的曙光。其中最為關(guān)鍵的步驟，則是ITER計(jì)劃。

　　盡管還不能用于真正的發(fā)電，ITER計(jì)劃雄心勃勃的目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量超過消耗的能量，并且能夠穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，從而為最終的商用示范反應(yīng)堆的建設(shè)掃清關(guān)鍵性的技術(shù)障礙。

　　中國加入

　　反對(duì)者曾經(jīng)把ITER計(jì)劃比喻為冷戰(zhàn)時(shí)代的“最后遺產(chǎn)”；但更多人寧愿認(rèn)為，這是一場(chǎng)時(shí)間和資金消耗巨大的賭博——如果失敗，輸?shù)舻膶⑹菬o數(shù)天才的頭腦，以及以百億美元計(jì)的資金；如果成功，則將為人類解決能源恐慌提供了一個(gè)夢(mèng)幻般的前景。

　　1985年，在瑞士日內(nèi)瓦舉行的峰會(huì)上，前蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人戈?duì)柊蛦谭�、時(shí)任美國總統(tǒng)的里根正式提議，由美、蘇、歐、日聯(lián)合啟動(dòng)ITER計(jì)劃。

　　1996年，四方終于制訂出首個(gè)ITER設(shè)計(jì)方案。但是，高達(dá)100億美元（1992年價(jià)）的預(yù)算，足以讓人望而生畏。1998年，美國宣布退出。修改設(shè)計(jì)、最大程度地減輕經(jīng)濟(jì)上的壓力，已經(jīng)不可避免；20世紀(jì)90年代中期理論以及實(shí)驗(yàn)上的進(jìn)展，也使得重新設(shè)計(jì)從技術(shù)上成為可能。

　　2001年，由ITER技術(shù)總部主持的新設(shè)計(jì)終于完成——預(yù)算從最初的100億美元下降到50億美元（1998年價(jià)），預(yù)計(jì)建造期為八年到十年，之后將運(yùn)行20年。此后，歐盟、俄羅斯以及日本在獨(dú)立審查之后，都基本上認(rèn)同了這一方案。

　　但資金壓力仍然存在。在美國退出之后，2002年初，其余三方均向中國伸出了“橄欖枝”。ITER中國首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士、鄭州大學(xué)教授霍裕平告訴《財(cái)經(jīng)》記者，同年7月，在科技部牽頭下，中國正式組織了一個(gè)五人專家組，對(duì)中國是否應(yīng)該加入ITER進(jìn)行評(píng)估。四個(gè)月后，評(píng)審專家組得出一致意見——中國應(yīng)參與這一浩大工程的談判進(jìn)程。

　　然而，從一開始，中國科學(xué)界內(nèi)部就充斥著激烈的爭(zhēng)論。據(jù)知情人士透露，以中國科學(xué)院數(shù)學(xué)物理學(xué)部為主的40多名院士更直接上書中央，反對(duì)中國加入ITER，主要理由是經(jīng)費(fèi)問題。因?yàn)槿绻�中國加入的話，要承�?dān)10％的費(fèi)用，按照目前的價(jià)格計(jì)算，意味著超過10億美元——對(duì)于中國科學(xué)界而言，這不啻是一個(gè)天文數(shù)字。

　　“有這筆錢，我們還不如獨(dú)立搞一些更緊迫的東西，比如加速器什么的。”一位不愿透露姓名的中國科學(xué)院院士告訴《財(cái)經(jīng)》記者。

　　技術(shù)上的不確定性也是一個(gè)重要因素。中國科學(xué)院院士、理論物理研究所研究員何祚庥曾對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，實(shí)現(xiàn)核聚變，樂觀地說需要50年——也許100年也說不定。“即便可以實(shí)現(xiàn)，其發(fā)電成本起碼也是目前核電站的10倍以上�！彼�補(bǔ)充說。

　　但贊成者認(rèn)為，在過去十年中，理論上的不確定性已逐步消除，ITER計(jì)劃已經(jīng)有了相對(duì)可以依賴的科學(xué)基礎(chǔ)。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系教授、核聚變與等離子體物理學(xué)會(huì)常務(wù)理事俞昌旋對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說：“以前我們想?yún)⒓樱�但沒有機(jī)會(huì)。中國作為核大國，當(dāng)然要參加ITER�！�

　　選址爭(zhēng)奪戰(zhàn)

　　2003年1月5日，中國政府正式批準(zhǔn)加入ITER計(jì)劃談判進(jìn)程。就在這個(gè)月底，美國也在退出五年之后宣布重返ITER。 至此，ITER計(jì)劃重見生機(jī)。

　　分析人士指出，中國宣布加入的時(shí)機(jī)顯然恰到好處。因?yàn)楹司圩兩婕耙恍┟舾械募夹g(shù)，一旦美國率先重返ITER，中國再申請(qǐng)加入很可能會(huì)橫生枝節(jié)。之后，2005年，韓國正式宣布加入ITER協(xié)商，大格局已經(jīng)初步形成。

　　然而，圍繞著ITER選址進(jìn)行的“割喉戰(zhàn)”，在2005年也因?yàn)榕R近“收官”階段而更趨白熱化。

　　此時(shí)，兩大陣營對(duì)峙的意味已經(jīng)相當(dāng)明顯：美國、日本、韓國支持把ITER放在日本青森縣的六所村，歐盟、俄羅斯、中國則力主法國卡達(dá)拉什方案。

　　從技術(shù)上講，六所村的優(yōu)勢(shì)在于靠近港口，海上運(yùn)輸方便。但它地處日本北部高緯度地區(qū)，每年有好幾個(gè)月冰雪覆蓋，影響陸上交通。更為重要的是，六所村位于地震多發(fā)地帶，存在安全隱患。

　　當(dāng)然，在這場(chǎng)選址爭(zhēng)奪戰(zhàn)中，技術(shù)也許并非最重要的環(huán)節(jié)，政治籌碼才是最后的“武器”。爭(zhēng)奪最激烈的時(shí)候，法國人一度聲稱，如果選址日本，將考慮退出“單干”。美國代表也曾私下里暗示，不選址日本，則考慮再次退出ITER。

　　據(jù)悉，法國總統(tǒng)希拉克曾表示希望中國支持法國選址；美國總統(tǒng)布什更致電韓國總統(tǒng)盧武鉉，希望其支持日本方案，盡管韓國民眾的反日情緒相當(dāng)濃厚。

　　到了2005年6月，日本終于妥協(xié)，同意了法國的選址方案。法國及歐盟也付出了巨大的代價(jià)：他們將承擔(dān)ITER計(jì)劃50％的費(fèi)用，中國、日本、美國、俄羅斯以及韓國分別負(fù)擔(dān)10％的費(fèi)用。

　　歐盟還承諾，在其承擔(dān)的50％費(fèi)用中，10％的器件外包給日本加工；此外，ITER計(jì)劃的首任總干事也由日本人擔(dān)任。歐盟還同意將下一代商用示范堆建在日本，以及愿意為日本可能開建的用于相關(guān)研究的加速器或者超導(dǎo)托卡馬克支付一半的費(fèi)用等。

　　僵局得以打破，ITER又跨越了一道重要的關(guān)隘。2006年5月，就在ITER項(xiàng)目正式簽署的前夕，印度火線加入，成為ITER最后一個(gè)——也是第七個(gè)成員。

　　中國可以得到什么

　　盡管如此，圍繞著ITER的種種爭(zhēng)議至今仍未平息。

　　以綠色和平組織為首的國際性環(huán)保組織，一直是ITER堅(jiān)定的批評(píng)者之一。他們認(rèn)為，政府與其把錢投入到這種看不到確定希望的項(xiàng)目，不如用來發(fā)展風(fēng)能等可再生能源�？茖W(xué)界的悲觀論者則諷刺說，“30年前，就說30年內(nèi)核聚變能夠商用；現(xiàn)在，仍然是說30年�！�

　　2006年3月10日，美國權(quán)威雜志《科學(xué)》在“政策論衡”欄目中發(fā)表已故核科學(xué)家威廉姆帕金斯（William E Parkins）的文章，稱核聚變能也許永遠(yuǎn)不會(huì)到來，這“更多地是因?yàn)楣こ躺系脑�因，而不是基本理論上的原因”�?BR>
　　他指出，由于對(duì)材料近乎不可能達(dá)到的嚴(yán)苛要求，即使可以商用，其每千瓦裝機(jī)容量的造價(jià)也將高達(dá)1.5萬美元，這幾乎相當(dāng)于目前最昂貴的傳統(tǒng)核電機(jī)組的造價(jià)的10倍以上。

　　但是，贊成者并不認(rèn)同這種在他們看來過于簡(jiǎn)單的“外推法”。

　　霍裕平對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者強(qiáng)調(diào)，根本不可能按照目前ITER的造價(jià)來估算將來商用聚變電站的實(shí)際造價(jià)，“就像不能用法拉第時(shí)代的小電站價(jià)格，來估算現(xiàn)在的大型電站一樣”。因?yàn)榧夹g(shù)在不斷進(jìn)步，三四十年后，系統(tǒng)肯定會(huì)大為簡(jiǎn)化，而且電站的規(guī)模也是現(xiàn)在無法相比的。

　　在霍裕平看來，任何科學(xué)探索都有風(fēng)險(xiǎn)，但“中國花進(jìn)口一個(gè)傳統(tǒng)核電站設(shè)備的錢投入到ITER中去，絕對(duì)是值得的”。他認(rèn)為，中國的煤炭、石油等傳統(tǒng)礦石資源走向枯竭的勢(shì)頭將不可逆轉(zhuǎn)，風(fēng)能、太陽能缺乏穩(wěn)定性，一旦核聚變能夠投入商用，其前景不可估量�！霸谶@樣的情況下，我們?cè)趺茨懿辉缱鰷?zhǔn)備？”

　　據(jù)悉，中國需承擔(dān)的9％的費(fèi)用中（印度加入后從10％下降到9％），70％將由中國制造的ITER部件來支付；其余10％則由中方派出人員折算。實(shí)際上，中國真正需要支付外匯的僅是9％中的20％。再考慮到ITER的整個(gè)建設(shè)周期長(zhǎng)達(dá)十年，這樣一筆費(fèi)用并沒有顯得過于“奢侈”。

　　另一種擔(dān)心是，ITER是否會(huì)變成一個(gè)國際性“釣魚工程”？對(duì)此，霍裕平謹(jǐn)慎地表示，目前來看，部分超預(yù)算的可能性不能完全排除，但時(shí)間和資金大規(guī)模超支的可能性不大，因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案已經(jīng)做了充分的考慮。而且在印度參與之后，其它六方相應(yīng)節(jié)省出來的費(fèi)用，也擬用于建立一個(gè)專門的預(yù)備性基金，以應(yīng)對(duì)這種可能。

　　在資金之外的另一重考慮是：中國參與這個(gè)有史以來最為昂貴的大科學(xué)工程，到底能夠?qū)W到什么？

　　這種擔(dān)心也許并非多余。中國國內(nèi)的相關(guān)研究從上世紀(jì)60年代起步，盡管在發(fā)展中國家中國的核聚變能力最強(qiáng)，但整體水平與美國、歐盟以及日本等相比，仍然有不小的差距。專家認(rèn)為，中國參加此項(xiàng)目，通過競(jìng)爭(zhēng)選拔最優(yōu)秀的人才，以一種真正開放的體制介入進(jìn)去，發(fā)揮ITER的輻射作用，中國才能從中獲益良多。

　　參與ITER計(jì)劃，并非中國核聚變研究的全部；這只是重要一步，但遠(yuǎn)非最后一步。