新一代“人造太陽”開始放電

劉永是被這樣一道電光“擊中”的：漆黑的內壁開始明亮起來，在攝像機鏡頭下泛着藍光，一道白光突然出現，間歇又是一道。隨後，電光交織、頻繁閃爍。“真美！”他的手掌心倏地張開，因爲激動，掌心還殘留汗漬。

12月4日14時02分，新一代“人造太陽”裝置――中國環流器二號M裝置（HL-2M）在成都建成並實現首次放電。劉永是這個項目的負責人。當天的放電儀式上，人們沸騰了。國家原子能機構主任張克儉說，今天，我國自主研製的中國環流器二號M裝置建成運行，這是我國核聚變發展史上的重要里程碑。

這個被評價爲里程碑式的裝置總體參數達到國際先進水平，它的等離子體體積達到國內現有裝置兩倍以上，等離子體電流能力提高到2.5兆安培以上，等離子體離子溫度可達到1.5億度，相當於太陽芯部溫度的近10倍，能實現高密度、高比壓、高自舉電流運行。

對此，劉永滿懷豪情，他說，HL-2M主要是用來開展高參數、高性能條件下的可控核聚變研究，而研究的最終目的是“問鼎”人類終極能源，再造一個太陽。

支撐人類社會發展的能量來自太陽，太陽的能量則來自核聚變。質量小的原子在一定條件下（如超高溫和高壓），會發生原子核互相聚合作用，原子核的變化往往伴隨巨大的能量釋放。如果人類可以掌控這種反應，就意味着世世代代將擁有無限的、清潔的能源。因此，從上世紀50年代開始，中國就一直致力於打造“人造太陽”。

這一過程並不容易。要實現可控核聚變反應，必須滿足三個苛刻條件：一是溫度要足夠高，使燃料變成超過1億攝氏度的等離子體；二是密度要足夠高，這樣兩原子核發生碰撞的概率就大；三是等離子體在有限的空間裡被約束足夠長時間。

爲了達到這三個條件，目前，國際上大多數國家都採取建造託卡馬克裝置的形式。這是一種利用磁約束來實現受控核聚變的環形容器。它的中央是一個環形的真空室，外面纏繞着線圈。在通電時，託卡馬克內部會產生巨大的螺旋形磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達到核聚變的目的。

多年來，我國已建成中國環流器―號、二號裝置、“東方超環”等一批大科學裝置，掌握了“人造太陽”的部分關鍵技術，但離讓聚變反應持續可控的目標仍有不小的差距。事實上，這對世界各國來說都是個巨大的挑戰。

一個可以佐證的事實是，由於難度實在太大，1985年，國際熱核聚變實驗堆（ITER） 計劃被推出，集全世界力量攻克難關。該計劃吸引了中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國七方參與，是當今世界最大的科學工程之一，也是我國第一次以全權、平等夥伴身份參加的大型國際科技合作項目。

ITER計劃實施後，中國核聚變如何發展？這成爲中國核聚變研究者必須直面的問題。當時，中國的託卡馬克裝置已難以滿足核聚變研究的要求，他們亟須性能更高、參數指標與國際先進水平媲美的平臺做支撐。

“參數越接近ITER越有利於中國在全球核聚變領域發揮作用。但是，這對國家綜合實力，特別是工業製造能力一項嚴峻的考驗。”劉永說，在前ITER時代，參數很低的裝置顯然沒有必要建造。但是建造參數高的裝置，中國技術積累夠不夠、是否具備建造能力、人才是否能支撐，經費是否能保障……對這一長串問題，專家們爭議很多。

如何平衡和把握先進性和可靠性之間的關係，成爲大家反覆討論的焦點。但專家們最終的意見是：努力跳，夠得着。

在劉永看來，對於中國人來說，若要在ITER上發揮更多作用，像HL-2M這樣高參數運行的裝置不可或缺，一方面支撐ITER，爲ITER開展預先研究，並探索相關物理與工程問題；另一方面就是作爲我國可控核聚變人才培養的重要平臺。這是承上啓下的重要一步，不可逾越。

沒有人精確地計算過HL-2M中究竟有多少項創新。事實上，對於HL-2M工程項目的科研人員、設計師、工程師和管理團隊來說，他們每一天都在創新的路上。

中國可控核聚變研究與世界幾乎同步。自1955年錢三強、李正武等老一輩科學家提議開展“可控熱核反應”以來，我國在聚變領域取得了一系列重要科研成果。特別是1965年中核集團核工業西南物理研究院（以下簡稱“核西物院”）成立後，先後發展了脈衝磁鏡、角向箍縮裝置、仿星器、超導磁鏡、反場箍縮裝置和託卡馬克等多種類型的磁約束聚變研究裝置。

其中，最爲典型的是1984年在四川樂山建成的中國環流器一號（HL-1），標誌着我國可控核聚變研究從原理探索進入規模化實驗研究新階段。從此，中國核聚變研究由小到大、由弱到強，進入高質量發展的新階段。2002年，由核西物院建造的中國環流器二號A（HL-2A）成爲這一時期的代表，這也是我國第一個具有偏濾器位形的託卡馬克裝置。

HL-2M裝置是HL-2A的改造升級裝置。在HL-2M裝置建設過程中，核西物院聯合國內多家研製單位，在裝置物理與結構設計、特殊材料研製、材料連接與關鍵部件研發、總裝集成等方面取得了多項突破。

以HL-2M裝置建設爲牽引，核西物院掌握的特種材料、關鍵設備、極端條件精密製造等關鍵技術，已形成“同步輻射”效應，在航空、航天、電子等前沿領域實現創新應用。

這個團隊的一名晚輩在學校時就一直在關注ITER的進展，前年博士畢業後因爲想做核聚變的研究加入了核西物院，正好趕上HL-2M裝置的研製安裝。

這個名叫劉林子的年輕人說，現實情況比起初預想要困難得多，HL-2M中不少材料和工藝都是前人沒有做過的，爲了實現“努力跳、夠得着”，他們不斷在向極限挑戰。

一名建造人員數次腰疾復發，愣是堅守制造現場沒說一聲，直至被人發現臉色不對、直冒冷汗才下了工廠；爲了突破技術瓶頸，有人乾脆住在了工廠，後來一算日子，自己累計駐廠竟然近5年了；在重要部件的安裝、調試期，有的團隊一個月內做了十幾個方案，反覆驗證，最終在現場苦戰整整3個月才完成任務……

20年彈指一揮間。HL-2M首次放電那天，不少人都鬆了一口氣，聚在一起聊着這些年的經歷，年輕的後輩饒有興致地聽着。

劉林子很激動，她曾經參觀過秦山核電站，那裡的博物館讓她感觸很深，“裂變都已經有一個展覽館可以講述自己的歷史了，以後聚變站建好了，我們會不會也有這樣一個博物館講述我們的歷史？”她希望自己能成爲書寫歷史的一員。（記者 張均斌）