2月27日太鋼制造“人造太陽”板材通過國際認證 進入小批量采購階段

人造太陽，是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一

主要用來發(fā)電，反應(yīng)原理是核聚變，比核電站（核裂變）更廉價清潔高效能

從“地心說”到“日心說”，人類經(jīng)歷了1400多年的艱難探索；從鉆木取火到使用清潔能源，人類經(jīng)過了更長的歲月。當我們在早春的寒風(fēng)中企盼陽光時，中外科學(xué)家們正在為一個偉大夢想——“人造太陽”執(zhí)著耕耘著。2月22日，山西晚報記者從太鋼方面獲悉：由太鋼制造的人造太陽板材已通過了國際認證，進入小批量采購階段。

中國作為7個成員國之一，與美、俄、日、法等國一起，參與了項目的開發(fā)和研究。而作為不銹鋼產(chǎn)能全球第一的太原鋼鐵（集團）有限公司，則承擔了“人造太陽”中的鋼板研發(fā)部分。人造太陽離我們有多遠？它能給人類生活帶來哪些改變？人造太陽與太鋼有哪些不解情緣？讓我們跟隨記者的腳步，揭開一系列神秘面紗。

探秘

一場清潔能源變革正悄然進行

一場初雪，讓太鋼園區(qū)變得格外清冷。如果不是“人造太陽”項目，很少有理由能夠阻擋張寶林出差的腳步。52歲的張寶林是太鋼的一名高級經(jīng)濟師，“人造太陽”項目的參與者。

“‘人造太陽’是指通過可控?zé)岷司圩兊姆绞?，給人類帶來幾乎無限的清潔能源。”在通往園區(qū)的路上，張寶林開始介紹人造太陽的原理。簡言之，太陽的光和熱，來源于氫的兩個同胞兄弟——同位素氘和氚，在聚變成一個氦原子的過程中釋放出的能量，“人造太陽”就是“模仿”這一過程。

目前，人類核電站有序利用的核能都是核裂變過程——由較重的原子核裂變成較輕的原子核，從中獲得釋放的能量。單位質(zhì)量釋放的能量輕核聚變比重核裂變要大數(shù)倍。

“有專家考證，較早提出‘人造太陽’解決人類能源問題的是一位蘇聯(lián)的年輕少尉。這個高中學(xué)歷的‘大男孩’在1950年提出這個想法時，蘇聯(lián)科學(xué)家們沒有笑話他，而是科學(xué)審慎分析了它在理論和實踐中的可行性。歷史證明，很多改變世界的偉大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科技進步，源自勇敢的‘空想’、睿智的呵護和執(zhí)著的追求。”張寶林說。

逐夢

太鋼已為“人造太陽”奮斗十年

張寶林與“人造太陽”第一次觸電，是在2007年的春天。一名中科院的同行發(fā)給他一封郵件。同行在郵件中問詢，太鋼能不能制造一種鋼管。據(jù)張寶林回憶，這種鋼管被要求“又圓又方”，且技術(shù)參數(shù)十分苛刻，很難實現(xiàn)。多年的科研經(jīng)驗讓張寶林迅速做出判斷：這是一個非比尋常的高科技項目。過了沒幾天，太鋼方面宣布，承擔“人造太陽”部分采購包的研發(fā)、生產(chǎn)任務(wù)。“人造太陽”在全球分成了100多個采購包，分配到中國的有12個。

在筑夢的路上，太鋼的科研團隊遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。首先是人員的認識問題。這場“追夢旅程”從上世紀50年代開始，已經(jīng)進行了半個多世紀，真正投入商用、變成每家每戶可以用的電，可能至少還需要幾十年。也就是說，這是一件“這輩子不一定能看見結(jié)果的事”。加上研發(fā)周期較長，一些人出現(xiàn)了畏難情緒。

太鋼集團副總柴志勇以及鋼管公司老領(lǐng)導(dǎo)田曉青的話至今鼓舞人心。一遇到不同意見，他們會先讓對方回答這么兩個問題：第一，這么大的國際科研項目，需要的板材特殊，太鋼不參與，誰參與？第二，“人造太陽”是造福全人類的清潔能源，是必須履行的國際義務(wù)，科技部不找太鋼，找誰去？

思想問題解決了，更難的是技術(shù)問題。以此次通過國際認證的L型鋼為例，6米長的兩根管子，發(fā)來的英文材料有112頁。技術(shù)人員必須看懂，并翻譯、溝通給工人。L型鋼是含氮不銹鋼，硬度非常高。在加工時，用力不夠就不能成型，而用力過猛，就很容易發(fā)生悶車現(xiàn)象：鋼板容易變成飛行的炮彈，穿透廠房，發(fā)生安全事故。無數(shù)個日日夜夜，通宵達旦地考證、研究和改良，半年后，2011年，太鋼宣布，L型鋼研制成功。得到這一消息后，“人造太陽”國際項目采購包的負責(zé)人及歐洲核子研究中心材料專家第一時間飛抵太原，拍照、采集數(shù)據(jù)，并將資料傳到《ITERNEWS》上。

“以前我們跟別人交流，是想看別人到底有什么成功的經(jīng)驗。現(xiàn)在反過來，有很多國外同事向我們打聽，你們什么地方做得好。”張寶林說。

突破

中國智慧在這里閃耀

在太鋼工業(yè)園區(qū)，記者見到了用于“人造太陽”的材料：L型、U型鋼板，以及部分擠壓件。站在“人造太陽”的示意圖前，張寶林對其主體結(jié)構(gòu)進行了解說。

從外觀上看，除去外圍設(shè)施，“人造太陽”的主體部分是一個直徑和高度在29米的“大家伙”，相當于10層樓房那么高。太鋼此次參與的核心技術(shù)主要集中在校正場線圈以及其他零部件。那么，這些校正場線圈有什么用途呢？我們就要說到核聚變的發(fā)生條件。

核聚變的發(fā)生條件，必須是在超高溫或者超高壓的條件下。“人造太陽”的反應(yīng)堆條件，需要1億攝氏度的高溫。而在地球上，這樣的溫度幾乎不能發(fā)生。因為人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的耐高溫金屬鎢的熔點也只有3410攝氏度。

俄羅斯的研究組發(fā)明出了一種磁元素，解決了這一難題。它的原理相當于，用磁編織成了一個鳥籠子，里面發(fā)生上億攝氏度的高溫。在這種強磁場的條件下，為了保證一個中子也不泄漏出來，就用到了校正場線圈。它的主要作用是彌補強磁場。

通過示意圖記者看到，如果把人造太陽的主體比作一個巨型的易拉罐的話，太鋼參與制造的校正場線圈，則主要分布在蓋頂、蓋底以及周邊的外壁上。在頂部和底端，它呈現(xiàn)拼盤形狀，在內(nèi)壁周圍，它像一個個獨立的瓦片一樣，包裹著強磁場。

制造出了超高溫的環(huán)境后，如何能讓這些材料承受“太陽”高溫，成了嚴峻的考驗。2016年，位于成都的西南物理研究院研制出的反應(yīng)堆核心材料通過了國際認證，直接面對高溫聚變物質(zhì)，被稱為反應(yīng)堆的“第一壁”。

目標

用50年時間讓“人造太陽”為人類服務(wù)

據(jù)介紹，人造太陽的材料生產(chǎn)主要分為四個階段：研發(fā)、國際認證、小批量采購和批量生產(chǎn)。前兩個階段一般長達數(shù)十年，在實驗室內(nèi)進行。2月底，記者從太鋼方面獲悉，由太鋼制造的板材已通過了國際認證，進入了小批量采購階段。“人造太陽”項目一旦實現(xiàn)，人類能源枯竭問題將得到改善。和普通能源相比，核聚變清潔安全，能量巨大，用于核聚變的材料氘存在于海水中，一升海水中的氘聚變產(chǎn)生的能量相當于燃燒三百升汽油。只要往設(shè)備中不斷輸入氘和氚，在里面發(fā)生聚變反應(yīng)，它就能源源不斷地釋放出能量，廉價而且數(shù)量豐富。“如果說，人類的火種來源于普羅米修斯的話，那么，人造太陽就是一次真正的‘盜天火’，它將讓人類告別對地球母親敲骨吸髓式的能源掠奪，一勞永逸地解決能源問題。”張寶林說，人造太陽要經(jīng)歷實驗堆、示范堆、商業(yè)堆三個階段，這個過程前后大約需要50年的時間。

通過50年的時間，再造一個太陽，用核聚變能把老百姓家的燈點亮。為了實現(xiàn)這個宏偉理想，數(shù)以萬計的科研工作者正在夜以繼日，付出不懈的努力。記者王芳

○答疑解惑

1、是要在地球上再造一個太陽嗎？

答：不是。由于太陽是我們在自然界目前能看到的最大核聚變體，所以形象地稱這個核聚變項目為“人造太陽”。

2、“人造太陽”主要用來干什么？

答：發(fā)電。由于其反應(yīng)原理是核聚變，比現(xiàn)今核電站（核裂變）更加廉價、清潔和高效能。

3、“人造太陽”距離商用還有多遠？

答：中外科學(xué)家在聚變裝置科學(xué)實驗和工程技術(shù)上取得了重要階段性成果。有專家預(yù)計，聚變能商業(yè)化有可能在30—50年后實現(xiàn)。

○名詞點擊

人造太陽，全稱：國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃，是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一。ITER裝置是一個能產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)的超導(dǎo)托克馬克，俗稱“人造太陽”。

2003年1月，國務(wù)院批準我國參加ITER計劃談判，2006年5月，經(jīng)國務(wù)院批準，中國ITER談判聯(lián)合小組代表我國政府與歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同草簽了ITER計劃協(xié)定。這7方包括了全世界主要的核國家和主要的亞洲國家，覆蓋的人口接近全球一半。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。