技术人员在ITER预组装大厅进行吊装作业准备。
ITER总部外景。 以上图片均为本报记者于超凡摄
形似橘子瓣的巨型构件，重量达数百吨，被精准地吊运至地下深坑。这些构件构成了一个扇形结构，它是国际热核聚变实验堆（ITER）真空室的核心部分，同时也是人类追求无限能源的关键环节。作为全球范围内规模最大的国际科研合作项目之一，ITER项目致力于模拟太阳的核聚变发光发热过程，并探索可控核聚变技术商业化的可能性。不久前，记者在经过一番严谨的安全审查后，踏入了位于法国南部的科研机构，现场考察了“人造太阳”工程的建设情况。
自提出构想以来已经历时四十载
30多个国家上千名人员参与建设
记者从法国南部的马赛港城启程，驾车大约一个小时后，抵达了被丘陵所环绕的圣保罗—莱迪朗斯小镇。这里正是ITER总部所在地，位于一座地势较高的丘陵之上。总部的主楼外观以黑色为主，辅以醒目的白色线条，透露出浓厚的科技气息。建筑的一侧还挂有一块巨大的英文标牌，上面写着：“确保ITER的安全组装，为聚变能源的明天而努力”。ITER是全球最大的核聚变实验设施，占地180公顷，其规模宏大，不仅拥有主反应堆，还配备了供电、冷却等众多配套设备。来自三十余国的上千名科研人员、工程师和技术工作者在此共同开展研究工作。
自1985年构想的提出，历经数年之久的协商与技术研讨，2006年11月21日，我国与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯以及美国携手，正式签署了《联合实施国际热核聚变实验堆计划建立国际聚变能组织的协定》，并一致决定在法国境内着手建设该实验堆。各参与方采纳了“实物出资”的方式，并非直接以现金投入，而是各自负责生产所需设备部件，然后将这些部件运送到现场进行集中装配。
在踏入反应堆核心区之前，记者在工作人员的引导下，逐一完成了严格的防护措施：头戴安全帽、眼戴防护眼镜、脚穿防尘鞋套，接着乘坐指定的通勤车辆深入园区。抵达目的地后，还需在指定区域对鞋底进行清洁，穿上手套和鞋套，然后依次穿越两道厚实的防尘帘门。经过一系列严格的检查，记者终于成功抵达了ITER反应堆核心建筑的平台，这个位置是参观者能够到达的、距离真空室最近的地方。真空室作为项目工程中至关重要的核心部件之一，其重要性不言而喻。
从核心建筑平台的玻璃窗向外看去，施工现场井然有序，那宏伟的建筑空间让人不禁感到自己的渺小。数十米高的安装空间中，一座多层楼高的巨型螺管矗立正中，而一片类似“橘子瓣”形状的真空室扇段则通过特制装置与中央的螺管相连接。周围众多设备被严实遮挡，正等待着安装。技术工人正在进行精确的定位、吊装和焊接工作，同时，施工区域严格遵循温度控制和防尘的相关规定。
ITER项目的建设过程中，一个显著挑战在于将全球各地专业研究机构提供的巨型部件运送至工程基地的物流难题。以ITER装置中的18个D形环向场线圈为例，每个重量高达310吨，而包括运输工具在内的最重部件甚至达到900吨。此外，还有一些体积庞大、难以运输的设备，必须在项目现场完成制造与装配。
ITER组织副执行长罗德隆向媒体透露，核聚变技术相较于核裂变具有显著优势，它几乎不会产生放射性污染，且不排放温室气体。此外，其燃料来源广泛，并且能源转换效率极高。例如，从一升海水中提取的氘在聚变反应中释放的能量，相当于燃烧了300升汽油。他进一步指出，若能实现核聚变能的大规模可控利用，人类的能源难题将有望得到根本性的解决。
“磁场包住火”模拟太阳核聚变环境
中国团队承担18个关键设备包
ITER所采纳的核聚变技术方案被称为“托卡马克”，这一概念最早由苏联科学家在20世纪50年代提出，并已成为国际上最为流行且具有较高可行性的核聚变技术方案之一。在托卡马克装置中，布满了庞大的磁线圈，这些线圈通过产生强大的磁场，构建出一个环形的“磁笼”，进而将超高温等离子体稳固地悬浮在真空室的中心区域，确保其与容器壁保持完全的隔离，以此实现安全且稳定的聚变反应。采用“将磁场包围火焰”的技术，人类得以在地球表面重现类似于太阳核心的核聚变条件，故此设备亦被赋予了一个形象化的名字——“人造太阳”。
在预组装大厅中，一座高耸的吊架悬挂着一个巨大的豌豆状金属装置，技术人员正对其细致地进行检测，该装置是托卡马克主机真空室的关键模块之一。聚变反应的苛刻条件要求反应温度至少达到一亿五千万摄氏度，而这一温度甚至超过了太阳核心的温度，后者仅为约一千五百万摄氏度。为了容纳这样高温的等离子体，必须采用专门设计的“保温壳”来有效隔绝热量。科研人员借鉴保温杯的设计原理，以双层耐辐射不锈钢为材料，在中间抽成真空以构成真空室，同时在最外层装置冷屏以构建出一种高效的隔热体系。这种构造既能保证真空室内高达数亿摄氏度的等离子体能量不会向外界泄露，又能辅助真空室外部的磁体线圈维持在零下269摄氏度的低温状态，从而引发超导现象，实现了“冰火两重天”的奇妙效果。
罗德隆指出，ITER的真空室将由九个扇段拼接而成，整体部件的总重量高达8000吨，这一重量甚至超过了法国的埃菲尔铁塔。鉴于其庞大的规模，真空室不得不被分割成多个部分进行单独制造和组装，最终再拼合成一个完整的整体。在安装过程中，必须确保精度达到毫米级别，确保每一部分之间都能紧密对接，不留任何缝隙。每一片“橘子瓣”的内部构造同样相当繁复，其中布满了众多超导线圈；这些超导线的直径均不超过1毫米，而在每根超导线内部，还嵌入了8000至10000根细丝；每一根细丝都经过了特殊的涂层处理。
据相关资料显示，我国科研团队在ITER项目中共负责了18个重要设备模块，这些模块涵盖了超导磁体馈线、纵向场线圈、极线场线圈、校正场线圈、脉冲功率系统以及磁体电源转换设备等关键部分。到目前为止，我国产学研机构已与ITER组织签署了共计85份涉及设计及制造方面的合作协议。中核公司主导成立的中法合资企业，负责了反应堆关键部件的组装、吊装、精确安装、连接以及检验等工作。我国提供的设备按时交付，品质优良，其卓越的施工速度赢得了ITER组织的高度赞誉。
反应堆有望2034年点火运行
材料技术是目前最大瓶颈
建造并运营ITER装置，有助于检验核聚变在规模庞大、持续时间长、参数要求高的条件下的实施可能性。此外，核聚变实验堆的构建还涵盖了众多前沿的科学技术领域。在材料科学领域，我们必须致力于开发出能在高温、强辐射、强大磁场等极限环境下稳定工作的材料；在超导技术这一分支，ITER装置广泛运用了超导磁体以生成强大的磁场，这一应用将极大地促进超导材料的制造及其实际应用技术的进步。同时，这一研究还涵盖了高精度测量技术、尖端控制系统以及复杂工程设计的多个专业领域。这些技术的共同进步将推动与之相关的产业技术革新，进而推动人类整体科学技术水平的整体提高。
人们曾半开玩笑地预言，攻克可控核聚变技术的难关还需50年。按照ITER最初的规划，这个反应堆本应在2016年落成，然而，由于工程本身的复杂性以及多国合作模式整合的困难，项目进度不断推迟。目前，仅有一片“橘子瓣”型的组件得以安装，而反应堆的全面建成还需等待较长一段时间。ITER理事会对反应堆的建设进度正设定新的工程标准。根据ITER组织最新的预测，该反应堆预计将在2034年成功启动首次点火。
可控核聚变之所以极具挑战，在于材料技术构成了当前最关键的障碍。ITER组织的工程师符津科透露，人类至今未能发现能够直接耐受数亿度高温的材料。即便是已知耐高温性能极高的钨合金，其承受的温度也仅限于三四千摄氏度。鉴于此，我们不得不依赖磁场来精确调节等离子体的位置，以保证其稳定运行。除此之外，确保燃料自足、应对材料因辐射导致的退化、提高热能的回收利用率以及确保经济上的合理性等方面，仍需克服诸多挑战。
ITER组织的战略协调官苏明星指出，此类接近人类科学前沿的宏伟工程，需依靠一代又一代科研工作者秉承“愚公移山”的毅力，不断深入研究、丰富经验、突破重重难关。面对提问，若反应堆建成后实验却遭遇失败，苏明星微笑回应：“无论结果如何，我们已然成为人类科学史册中不可或缺的一笔。”
(本报法国圣保罗—莱迪朗斯电)
《 人民日报 》( 2025年06月20日 16 版)
