中國參與的迄今最昂貴也最具挑戰性的大科學工程——國際熱核聚變實驗堆在爭議中推進，有望2007年初正式上馬
在位于法國南部的卡達拉什（CADARACHI），7月13日，國際熱核聚變實驗堆項目（英文簡稱ITER）六位副總干事人選正式確定。經歷了漫長的準備之后，這個耗資百億美元的大科學工程大幕，正在徐徐拉開。
“我們希望中國參與的國際熱核聚變實驗堆項目，能夠在2007年初正式開工。”科技部高技術中心、ITER中國辦公室副主任羅德龍近日對《財經》記者表示。
所謂ITER項目，是一個旨在驗證和平利用核聚變技術可行性的大型國際科學工程，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，項目總干事已確定由日本人池田要擔任。
從核裂變到核聚變
在過去半個多世紀中，人類探索和平利用核聚變的道路漫長而又曲折。
公眾對核能并不陌生。自1991年12月秦山核電站正式并網發電以來，中國已經建成及在建的核電機組已達11臺。在全球范圍內，根據國際原子能機構的統計，僅已經建成的核電機組就已經達到了441臺，承擔著全球超過17％的電力供應。
傳統的核電站，其發電機理是核裂變反應，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。
傳統的核電站有著致命的缺陷，其燃料——不管鈾還是钚——都有很強的放射性。1986年切爾諾貝利核電站泄漏事故，導致直接或間接死亡人數超過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行50年左右。
相比之下，核聚變優點多多。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。以最容易發生的氘氚聚變反應為例。氘在海水中儲量極為豐富，每升海水中可提取的氘，如果完全聚變反應產生的能量，相當于整整300升汽油。氚可以利用鋰在反應堆中生成，而鋰是地球上儲量最為豐富的資源之一。
實際上，在宇宙中，這種聚變反應每時每刻都在發生。距離我們最近的就是太陽。科學家相信，核聚變為星系中的億萬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現，其困難程度遠遠超出了科學界最初的預計。自從20世紀50年代以來，科學家一直在努力，但迄今仍未能取得決定性的進展。最大的難題在于，核裂變反應在室溫狀態下就可以進行，但核聚變——哪怕最容易的氘氚反應，也需要1億度的高溫才能發生。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70年代，前蘇聯科學家提出了“托卡馬克”的概念，使得這一難題初露曙光。那就是利用環形封閉磁場組成的“磁籠”，把這些灼熱的處于等離子狀態的燃料約束起來。
20世紀90年代中期，英國的一個大型托卡馬克實驗，實現了1.6萬千瓦的聚變功率，這是一個很大的突破。雖然反應產生的能量仍然遠小于啟動所需要的能量，但從理論上以及實驗上，人類終于看到了核聚變實現的曙光。其中最為關鍵的步驟，則是ITER計劃。
盡管還不能用于真正的發電，ITER計劃雄心勃勃的目標，是實現聚變反應產生的能量超過消耗的能量，并且能夠穩態運行，從而為最終的商用示范反應堆的建設掃清關鍵性的技術障礙。
中國加入
反對者曾經把ITER計劃比喻為冷戰時代的“最后遺產”；但更多人寧愿認為，這是一場時間和資金消耗巨大的賭博——如果失敗，輸掉的將是無數天才的頭腦，以及以百億美元計的資金；如果成功，則將為人類解決能源恐慌提供了一個夢幻般的前景。
1985年，在瑞士日內瓦舉行的峰會上，前蘇聯領導人戈爾巴喬夫、時任美國總統的里根正式提議，由美、蘇、歐、日聯合啟動ITER計劃。
1996年，四方終于制訂出首個ITER設計方案。但是，高達100億美元（1992年價）的預算，足以讓人望而生畏。1998年，美國宣布退出。修改設計、最大程度地減輕經濟上的壓力，已經不可避免；20世紀90年代中期理論以及實驗上的進展，也使得重新設計從技術上成為可能。
2001年，由ITER技術總部主持的新設計終于完成——預算從最初的100億美元下降到50億美元（1998年價），預計建造期為八年到十年，之后將運行20年。此后，歐盟、俄羅斯以及日本在獨立審查之后，都基本上認同了這一方案。
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中國首席科學家、中國科學院院士、鄭州大學教授霍裕平告訴《財經》記者，同年7月，在科技部牽頭下，中國正式組織了一個五人專家組，對中國是否應該加入ITER進行評估。四個月后，評審專家組得出一致意見——中國應參與這一浩大工程的談判進程。
然而，從一開始，中國科學界內部就充斥著激烈的爭論。據知情人士透露，以中國科學院數學物理學部為主的40多名院士更直接上書中央，反對中國加入ITER，主要理由是經費問題。因為如果中國加入的話，要承擔10％的費用，按照目前的價格計算，意味著超過10億美元——對于中國科學界而言，這不啻是一個天文數字。
“有這筆錢，我們還不如獨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院院士告訴《財經》記者。
技術上的不確定性也是一個重要因素。中國科學院院士、理論物理研究所研究員何祚庥曾對《財經》記者表示，實現核聚變，樂觀地說需要50年——也許100年也說不定。“即便可以實現，其發電成本起碼也是目前核電站的10倍以上。”他補充說。
但贊成者認為，在過去十年中，理論上的不確定性已逐步消除，ITER計劃已經有了相對可以依賴的科學基礎。中國科學技術大學近代物理系教授、核聚變與等離子體物理學會常務理事俞昌旋對《財經》記者說：“以前我們想參加，但沒有機會。中國作為核大國，當然要參加ITER。”
選址爭奪戰
2003年1月5日，中國政府正式批準加入ITER計劃談判進程。就在這個月底，美國也在退出五年之后宣布重返ITER。 至此，ITER計劃重見生機。
分析人士指出，中國宣布加入的時機顯然恰到好處。因為核聚變涉及一些敏感的技術，一旦美國率先重返ITER，中國再申請加入很可能會橫生枝節。之后，2005年，韓國正式宣布加入ITER協商，大格局已經初步形成。
然而，圍繞著ITER選址進行的“割喉戰”，在2005年也因為臨近“收官”階段而更趨白熱化。
此時，兩大陣營對峙的意味已經相當明顯：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拉什方案。
從技術上講，六所村的優勢在于靠近港口，海上運輸方便。但它地處日本北部高緯度地區，每年有好幾個月冰雪覆蓋，影響陸上交通。更為重要的是，六所村位于地震多發地帶，存在安全隱患。
當然，在這場選址爭奪戰中，技術也許并非最重要的環節，政治籌碼才是最后的“武器”。爭奪最激烈的時候，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。
據悉，法國總統希拉克曾表示希望中國支持法國選址；美國總統布什更致電韓國總統盧武鉉，希望其支持日本方案，盡管韓國民眾的反日情緒相當濃厚。
到了2005年6月，日本終于妥協，同意了法國的選址方案。法國及歐盟也付出了巨大的代價：他們將承擔ITER計劃50％的費用，中國、日本、美國、俄羅斯以及韓國分別負擔10％的費用。
歐盟還承諾，在其承擔的50％費用中，10％的器件外包給日本加工；此外，ITER計劃的首任總干事也由日本人擔任。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研究的加速器或者超導托卡馬克支付一半的費用等。
僵局得以打破，ITER又跨越了一道重要的關隘。2006年5月，就在ITER項目正式簽署的前夕，印度火線加入，成為ITER最后一個——也是第七個成員。
中國可以得到什么
盡管如此，圍繞著ITER的種種爭議至今仍未平息。
以綠色和平組織為首的國際性環保組織，一直是ITER堅定的批評者之一。他們認為，政府與其把錢投入到這種看不到確定希望的項目，不如用來發展風能等可再生能源。科學界的悲觀論者則諷刺說，“30年前，就說30年內核聚變能夠商用；現在，仍然是說30年。”
2006年3月10日，美國權威雜志《科學》在“政策論衡”欄目中發表已故核科學家威廉姆帕金斯（William E Parkins）的文章，稱核聚變能也許永遠不會到來，這“更多地是因為工程上的原因，而不是基本理論上的原因”。
他指出，由于對材料近乎不可能達到的嚴苛要求，即使可以商用，其每千瓦裝機容量的造價也將高達1.5萬美元，這幾乎相當于目前最昂貴的傳統核電機組的造價的10倍以上。
但是，贊成者并不認同這種在他們看來過于簡單的“外推法”。
霍裕平對《財經》記者強調，根本不可能按照目前ITER的造價來估算將來商用聚變電站的實際造價，“就像不能用法拉第時代的小電站價格，來估算現在的大型電站一樣”。因為技術在不斷進步，三四十年后，系統肯定會大為簡化，而且電站的規模也是現在無法相比的。
在霍裕平看來，任何科學探索都有風險，但“中國花進口一個傳統核電站設備的錢投入到ITER中去，絕對是值得的”。他認為，中國的煤炭、石油等傳統礦石資源走向枯竭的勢頭將不可逆轉，風能、太陽能缺乏穩定性，一旦核聚變能夠投入商用，其前景不可估量。“在這樣的情況下，我們怎么能不早做準備？”
據悉，中國需承擔的9％的費用中（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的整個建設周期長達十年，這樣一筆費用并沒有顯得過于“奢侈”。
另一種擔心是，ITER是否會變成一個國際性“釣魚工程”？對此，霍裕平謹慎地表示，目前來看，部分超預算的可能性不能完全排除，但時間和資金大規模超支的可能性不大，因為設計方案已經做了充分的考慮。而且在印度參與之后，其它六方相應節省出來的費用，也擬用于建立一個專門的預備性基金，以應對這種可能。
在資金之外的另一重考慮是：中國參與這個有史以來最為昂貴的大科學工程，到底能夠學到什么？
這種擔心也許并非多余。中國國內的相關研究從上世紀60年代起步，盡管在發展中國家中國的核聚變能力最強，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。專家認為，中國參加此項目，通過競爭選拔最優秀的人才，以一種真正開放的體制介入進去，發揮ITER的輻射作用，中國才能從中獲益良多。
參與ITER計劃，并非中國核聚變研究的全部；這只是重要一步，但遠非最后一步。
在位于法國南部的卡達拉什（CADARACHI），7月13日，國際熱核聚變實驗堆項目（英文簡稱ITER）六位副總干事人選正式確定。經歷了漫長的準備之后，這個耗資百億美元的大科學工程大幕，正在徐徐拉開。
“我們希望中國參與的國際熱核聚變實驗堆項目，能夠在2007年初正式開工。”科技部高技術中心、ITER中國辦公室副主任羅德龍近日對《財經》記者表示。
所謂ITER項目，是一個旨在驗證和平利用核聚變技術可行性的大型國際科學工程，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，項目總干事已確定由日本人池田要擔任。
從核裂變到核聚變
在過去半個多世紀中，人類探索和平利用核聚變的道路漫長而又曲折。
公眾對核能并不陌生。自1991年12月秦山核電站正式并網發電以來，中國已經建成及在建的核電機組已達11臺。在全球范圍內，根據國際原子能機構的統計，僅已經建成的核電機組就已經達到了441臺，承擔著全球超過17％的電力供應。
傳統的核電站，其發電機理是核裂變反應，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。
傳統的核電站有著致命的缺陷，其燃料——不管鈾還是钚——都有很強的放射性。1986年切爾諾貝利核電站泄漏事故，導致直接或間接死亡人數超過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行50年左右。
相比之下，核聚變優點多多。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。以最容易發生的氘氚聚變反應為例。氘在海水中儲量極為豐富，每升海水中可提取的氘，如果完全聚變反應產生的能量，相當于整整300升汽油。氚可以利用鋰在反應堆中生成，而鋰是地球上儲量最為豐富的資源之一。
實際上，在宇宙中，這種聚變反應每時每刻都在發生。距離我們最近的就是太陽。科學家相信，核聚變為星系中的億萬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現，其困難程度遠遠超出了科學界最初的預計。自從20世紀50年代以來，科學家一直在努力，但迄今仍未能取得決定性的進展。最大的難題在于，核裂變反應在室溫狀態下就可以進行，但核聚變——哪怕最容易的氘氚反應，也需要1億度的高溫才能發生。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70年代，前蘇聯科學家提出了“托卡馬克”的概念，使得這一難題初露曙光。那就是利用環形封閉磁場組成的“磁籠”，把這些灼熱的處于等離子狀態的燃料約束起來。
20世紀90年代中期，英國的一個大型托卡馬克實驗，實現了1.6萬千瓦的聚變功率，這是一個很大的突破。雖然反應產生的能量仍然遠小于啟動所需要的能量，但從理論上以及實驗上，人類終于看到了核聚變實現的曙光。其中最為關鍵的步驟，則是ITER計劃。
盡管還不能用于真正的發電，ITER計劃雄心勃勃的目標，是實現聚變反應產生的能量超過消耗的能量，并且能夠穩態運行，從而為最終的商用示范反應堆的建設掃清關鍵性的技術障礙。
中國加入
反對者曾經把ITER計劃比喻為冷戰時代的“最后遺產”；但更多人寧愿認為，這是一場時間和資金消耗巨大的賭博——如果失敗，輸掉的將是無數天才的頭腦，以及以百億美元計的資金；如果成功，則將為人類解決能源恐慌提供了一個夢幻般的前景。
1985年，在瑞士日內瓦舉行的峰會上，前蘇聯領導人戈爾巴喬夫、時任美國總統的里根正式提議，由美、蘇、歐、日聯合啟動ITER計劃。
1996年，四方終于制訂出首個ITER設計方案。但是，高達100億美元（1992年價）的預算，足以讓人望而生畏。1998年，美國宣布退出。修改設計、最大程度地減輕經濟上的壓力，已經不可避免；20世紀90年代中期理論以及實驗上的進展，也使得重新設計從技術上成為可能。
2001年，由ITER技術總部主持的新設計終于完成——預算從最初的100億美元下降到50億美元（1998年價），預計建造期為八年到十年，之后將運行20年。此后，歐盟、俄羅斯以及日本在獨立審查之后，都基本上認同了這一方案。
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中國首席科學家、中國科學院院士、鄭州大學教授霍裕平告訴《財經》記者，同年7月，在科技部牽頭下，中國正式組織了一個五人專家組，對中國是否應該加入ITER進行評估。四個月后，評審專家組得出一致意見——中國應參與這一浩大工程的談判進程。
然而，從一開始，中國科學界內部就充斥著激烈的爭論。據知情人士透露，以中國科學院數學物理學部為主的40多名院士更直接上書中央，反對中國加入ITER，主要理由是經費問題。因為如果中國加入的話，要承擔10％的費用，按照目前的價格計算，意味著超過10億美元——對于中國科學界而言，這不啻是一個天文數字。
“有這筆錢，我們還不如獨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院院士告訴《財經》記者。
技術上的不確定性也是一個重要因素。中國科學院院士、理論物理研究所研究員何祚庥曾對《財經》記者表示，實現核聚變，樂觀地說需要50年——也許100年也說不定。“即便可以實現，其發電成本起碼也是目前核電站的10倍以上。”他補充說。
但贊成者認為，在過去十年中，理論上的不確定性已逐步消除，ITER計劃已經有了相對可以依賴的科學基礎。中國科學技術大學近代物理系教授、核聚變與等離子體物理學會常務理事俞昌旋對《財經》記者說：“以前我們想參加，但沒有機會。中國作為核大國，當然要參加ITER。”
選址爭奪戰
2003年1月5日，中國政府正式批準加入ITER計劃談判進程。就在這個月底，美國也在退出五年之后宣布重返ITER。 至此，ITER計劃重見生機。
分析人士指出，中國宣布加入的時機顯然恰到好處。因為核聚變涉及一些敏感的技術，一旦美國率先重返ITER，中國再申請加入很可能會橫生枝節。之后，2005年，韓國正式宣布加入ITER協商，大格局已經初步形成。
然而，圍繞著ITER選址進行的“割喉戰”，在2005年也因為臨近“收官”階段而更趨白熱化。
此時，兩大陣營對峙的意味已經相當明顯：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拉什方案。
從技術上講，六所村的優勢在于靠近港口，海上運輸方便。但它地處日本北部高緯度地區，每年有好幾個月冰雪覆蓋，影響陸上交通。更為重要的是，六所村位于地震多發地帶，存在安全隱患。
當然，在這場選址爭奪戰中，技術也許并非最重要的環節，政治籌碼才是最后的“武器”。爭奪最激烈的時候，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。
據悉，法國總統希拉克曾表示希望中國支持法國選址；美國總統布什更致電韓國總統盧武鉉，希望其支持日本方案，盡管韓國民眾的反日情緒相當濃厚。
到了2005年6月，日本終于妥協，同意了法國的選址方案。法國及歐盟也付出了巨大的代價：他們將承擔ITER計劃50％的費用，中國、日本、美國、俄羅斯以及韓國分別負擔10％的費用。
歐盟還承諾，在其承擔的50％費用中，10％的器件外包給日本加工；此外，ITER計劃的首任總干事也由日本人擔任。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研究的加速器或者超導托卡馬克支付一半的費用等。
僵局得以打破，ITER又跨越了一道重要的關隘。2006年5月，就在ITER項目正式簽署的前夕，印度火線加入，成為ITER最后一個——也是第七個成員。
中國可以得到什么
盡管如此，圍繞著ITER的種種爭議至今仍未平息。
以綠色和平組織為首的國際性環保組織，一直是ITER堅定的批評者之一。他們認為，政府與其把錢投入到這種看不到確定希望的項目，不如用來發展風能等可再生能源。科學界的悲觀論者則諷刺說，“30年前，就說30年內核聚變能夠商用；現在，仍然是說30年。”
2006年3月10日，美國權威雜志《科學》在“政策論衡”欄目中發表已故核科學家威廉姆帕金斯（William E Parkins）的文章，稱核聚變能也許永遠不會到來，這“更多地是因為工程上的原因，而不是基本理論上的原因”。
他指出，由于對材料近乎不可能達到的嚴苛要求，即使可以商用，其每千瓦裝機容量的造價也將高達1.5萬美元，這幾乎相當于目前最昂貴的傳統核電機組的造價的10倍以上。
但是，贊成者并不認同這種在他們看來過于簡單的“外推法”。
霍裕平對《財經》記者強調，根本不可能按照目前ITER的造價來估算將來商用聚變電站的實際造價，“就像不能用法拉第時代的小電站價格，來估算現在的大型電站一樣”。因為技術在不斷進步，三四十年后，系統肯定會大為簡化，而且電站的規模也是現在無法相比的。
在霍裕平看來，任何科學探索都有風險，但“中國花進口一個傳統核電站設備的錢投入到ITER中去，絕對是值得的”。他認為，中國的煤炭、石油等傳統礦石資源走向枯竭的勢頭將不可逆轉，風能、太陽能缺乏穩定性，一旦核聚變能夠投入商用，其前景不可估量。“在這樣的情況下，我們怎么能不早做準備？”
據悉，中國需承擔的9％的費用中（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的整個建設周期長達十年，這樣一筆費用并沒有顯得過于“奢侈”。
另一種擔心是，ITER是否會變成一個國際性“釣魚工程”？對此，霍裕平謹慎地表示，目前來看，部分超預算的可能性不能完全排除，但時間和資金大規模超支的可能性不大，因為設計方案已經做了充分的考慮。而且在印度參與之后，其它六方相應節省出來的費用，也擬用于建立一個專門的預備性基金，以應對這種可能。
在資金之外的另一重考慮是：中國參與這個有史以來最為昂貴的大科學工程，到底能夠學到什么？
這種擔心也許并非多余。中國國內的相關研究從上世紀60年代起步，盡管在發展中國家中國的核聚變能力最強，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。專家認為，中國參加此項目，通過競爭選拔最優秀的人才，以一種真正開放的體制介入進去，發揮ITER的輻射作用，中國才能從中獲益良多。
參與ITER計劃，并非中國核聚變研究的全部；這只是重要一步，但遠非最后一步。
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來源：財經
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