核聚变神话

法国正急着要建造国际核聚变实验堆，据称该实验堆可以显示核聚变能够用作核电站的能源。因为核聚变可以提供无限和清洁的能源，所以国际核聚变实验堆通常被看作是解决全球变暖问题的长期解决方案。但是国际核聚变实验堆无法做到这样的事。

在我们今天用来产生核能的核裂变反应中，是把铀这样的重元素裂变成小的元素，而核聚变是把像氢这样的小元素结合在一起形成重元素（氦）。核裂变和核聚变都能产生巨大的能量。

一些政治领导人解释说太阳里发生的就是核聚变，而通过国际核聚变实验堆，我们可以控制这种反应。他们还经常补充说，因为聚变燃烧的是氢，而海水就含有氢，因为这是一种无穷无尽的能源来源。

不幸的是，政治领导人对于这里所涉及的科学问题知之甚少。核聚变作为一种能源的来源早在发明氢弹的时候就为大家所知了。但是对它的控制对于研究机构依然还是一个根本性的挑战，这绝不是一个可以被轻易克服的细小的技术难题。

把一个小太阳限制在一个盒子里是一个极其困难的任务，这里有三个理由。第一，核燃料不是海水，而是两种氢的重同位素，氘和氚的混合物。现在我们能生产出小量的这种放射性元素氚，用来制造氢弹。而要建立核聚变反应堆，需要生产出工业级别的氚，目前我们还不知道如何做到这点。

第二，氘和氚核裂变起始温度在1亿度左右。而达到这个温度需要使用一种磁体来加速氘和氚的核的巨大火焰的等离子体。这必须要在一个大的超高真空室内完成。国际核聚变实验堆并不是被设计来产生电能的，而是要研究磁体中的这个火焰的稳定性。因为核聚变反应产生α粒子，后者会污染等离子体。因此必须在1亿度的火焰中塞入一个“偏滤器”来清洁它。至今还没有人能做到这点，但是国际核聚变实验堆在2030年左右可能会做到这点，就是说，如果它解决了前面的问题的话。

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第三，聚变还会释放中子，而中子会在墙体物质内产生氦气泡，从而容易让墙体发生爆炸。国际核聚变实验堆的支持者们解释说如果墙体是多孔的话，那么气泡就会逃逸。但是没有哪种物质既能防止泄漏又是多孔的。国际核聚变实验堆并不是设计来研究这一矛盾的。未来会把一种“隔热板材”插在等离子体和墙体之间，以达到两个目的：保护外墙不受核反应影响，以及在含有锂的循环液体中进行核反应以产生氚。这可能会实现，但是隔热板材第一层墙面需要不但是放泄漏和多孔的，而且还要足够让中子渗透进来，因为后者必须要碰撞外面的锂原子。

材料的问题本身就是一个很大的研究课题。为了对此进行研究，已经决定在日本建造国际聚变材料辐射装置。一些科学家争辩说国际聚变材料辐射装置中的核辐射与核聚变反应堆中的核辐射是不同的，但是我们应该注意到它的成本到达10亿欧元，只是国际核聚变实验堆的十分之一。

那么我们为什么就不能等到国际聚变材料辐射装置有了结果时再去建造国际核聚变实验堆呢？如果国际核聚变实验堆真的能够解决地球的能源问题，那么100亿欧元的投资完全可以忽略不计。它比石油公司总的净利润（2006年是130亿欧元）要少得多，并且不过与伊拉克战争10天的开销相等。

但是要使聚变应用在工业级的电站上，还需要花费几十年的时间。即便国际核聚变实验堆能获得成功，人们解决了氚和材料的问题，所有的东西也还需要进行实际规模的测试，只有到那时才能开始建造工业级反应堆的第一个样板。大幅降低二氧化碳的排放是一个需要紧急解决的问题，而聚变在二十二世纪前不太可能生产出足够的能源才达到这个目标。

事实上，国际核聚变实验堆主要是用来作基础研究的，所以应该把它每年5亿欧元的费用与类似的科学倡议进行对比。比如，欧洲核子研究组织每年的费用是10亿瑞士法郎。在我看来，研究粒子的基本结构远比研究一种火焰的稳定性要重要得多。

在法国，对国际核聚变实验堆的捐助已经超过了我们所有物理实验室的研究项目可以获得的资金总和。所以其危险是国际核聚变实验堆会挤压其他重要研究项目的资金。在这一点上我们已经有国际空间站的糟糕例子，在这上面我们耗费了1000亿欧元却没有获得任何科学成果。

国际核聚变实验堆无法解决我们的能源问题。尽管它可能对于火焰物理学有一些科学意义，但是参与的国家应该明确地表示对它的投资不会影响其他的研究项目。与此同时，国际社会应该支持能源节约和储存方面的研究，并且加快发展第四代核反应堆，后者采用的是核裂变，既干净又耐久。