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撰文：Jing Cao
自2006年成立以来，美国已经在ITER上投入了10亿多美元
“有双倍的钱，我们绝对可以把速度翻番”
在美国东田纳西州绵延起伏的山丘上，一群科学家和工程师正忙于在地球上创造一个太阳。这里是橡树岭国家实验室(Oak Ridge NationalLaboratory)，该实验室最初是曼哈顿计划核裂变试验的一部分。70多年后，这里的100多名研究人员专注于原子硬币的另一面—核聚变。他们说，与欧盟、俄罗斯和中国同行一起不用10年时间，就可以建立起一个可以满足一座城市的全部能源需求并且零碳排放的反应堆所需技术的示范品。
橡树岭国家实验室(Oak Ridge NationalLaboratory)
田纳西州的这个项目与35个国家在法国南部进行合作的国际热核聚变实验反应堆计划（International Thermonuclear ExperimentalReactor，简称ITER）有关。该领域的几乎所有专家都表示这是一个靠谱的项目。各方的共识是，到2025年，这个科学合资企业应该能够创造并且维持一个核聚变反应堆，产生比启动时所耗更多的能源，这是世界的电厂朝着核聚变发电这一可持续之路迈进的重要一步。在上世纪40年代，美国耗资约200亿美元建造了橡树岭。
“这不是空话，而是实实在在的现实，”在美国这家研究机构任职的等离子体物理学家奈德·索特霍夫(Ned Sauthoff)说，“科学原理已经得到了论证，现在就是要将其提升到工业规模”—5磅的氢（一种随处可见的原料）可以产生与90节火车的煤所能产生的能量。
等离子体物理学家奈德·索特霍夫(Ned Sauthoff)
索特霍夫表示，世界核聚变能源在未来的最大障碍是资金。根据美国能源部2016年的一份报告，自2006年成立以来，美国已经在ITER上投入了10亿多美元，但还剩下约35亿美元的投入承诺尚未完成，同时对于聚变研究的联邦投资也正在减少。至于下一年度的预算，特朗普政府建议国会的拨款金额还没达到索特霍夫所说的能够保证ITER在2025年走上正轨所需资金的一半。
68岁的索特霍夫带着一种科学老师特有的气质，他说：“有些事情的速度取决于兴趣，而有一些事情则取决于钱。”他说话缓慢，但充满热情，左边的眉毛有时会挑起，以示强调。“我不是说10倍的钱能让我们做事的速度快10倍，”他说，“但是有双倍的钱，我们绝对可以把速度翻番。”
自2006年成立以来，美国已经在ITER上投入了10亿多美元，但还剩约35亿美元的投入承诺尚未完成，同时对于聚变研究的联邦投资也正在减少
ITER的研究人员正在设计核聚变反应堆，以产生一系列自持核反应，也就是一种燃烧的等离子体。在反应堆核心内部，重氢原子（那些携带一个或两个额外中子的氢原子）将被加压、加热至1亿至1.5亿摄氏度。在这种等离子体状态下，原子的组成粒子开始更无节制、更快的速度移动，使得通常彼此排斥的粒子足够接近发生聚变。这个反应能产生大量的热量，常规的发电厂涡轮机就可以将其转换成电力。
太阳以强大的重力来捕获并约束这种等离子。ITER计划使用一个甜甜圈形状的反应堆来达到同样的效果，它的名字叫托卡马克(Tokamak)，这个反应堆包含使用巨大超导磁体产生的强电磁场的能量。在过去几十年建成的200多个托卡马克中，没有一个产出的能量超过自身消耗。ITER是迄今为止最大的托卡马克，也是第一个旨在“自给自足”的反应堆。研发者称，用50兆瓦让反应堆启动，就可以产生500兆瓦的电力。在可以预见的未来，它可以为一座有37.5万个家庭的城市提供电力，而产生的废料只有现在核裂变发电站的一小部分。
托卡马克(Tokamak)——一个甜甜圈形状的反应堆
虽然在数十年的时间里，核聚变一直是大众想象力中比较艰深的部分，但在20世纪70年代石油危机之后，对于创建一个燃烧的等离子体的兴趣达到顶峰。自那以后，因为资金问题，一些大有希望的实验被迫停止，并不止一次地阻碍相关领域的进步，曾亲自经历其中一些挫败的索特霍夫说道。今天，美国85%的能源消费仍然来自石油、天然气和煤炭这些主要的碳氢化合物。
与太阳能和风力发电一样，美国丰富的能源储备以及与化石燃料相关的利益，使得该国不会将核聚变发电作为当务之急。向政府官员提供核问题建议的核心解决方案咨询公司(Core Solutions Consulting)负责人塞缪尔·布林顿(Samuel Brinton)表示，立法者也很难把钱投在长期项目上。即使ITER的资金没出太大问题，计划也往往赶不上变化。该项目原本应该在2013年之前产生等离子体，但一直受成本超支、技术延误以及美国政府问责局(U.S.Government Accountability Office)所谓的管理缺陷的困扰。
目前，ITER并非世界上唯一的核聚变项目。几个由私人投资者资助的努力正在尝试不同的方法和设计。但业内科学家的共识仍然是，法国南部的项目最有可能成功。“ITER将会诞生。”在橡树岭工作但不参与ITER项目的等离子体物理学家于尔根·拉普(Juergen Rapp)说。
索特霍夫说，政府在短期内的资金削减越多，最终因生产力下降所耗费的钱也会更多。“如果资金不足，也会浪费钱，”他说，“我感到很沮丧，因为我知道我们本可以做得更好、更快，花钱更少。”
编辑：李辰旭稼、赫炜
翻译：杜然
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