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世界将不再为石油而战
晨报记者：作为世界第一台全超导的“人造太阳”，它的建成对人类的未来意味着什么？
万元熙：它将为人类未来建造工业应用的聚变电站搭起一座桥梁。目前，在托卡马克装置上进行聚变反应已经获得不小的成功，但要实现稳态、长时间地运行还有很长的路要走，我们就是想通过全超导技术来解开这个“死结”，让它运行的时间更长，从实验逐步走向应用。
一旦聚变电站成功运行，带给世界的变化将是革命性的。各国之间再也不用为中东的石油而发生战争。没了石油、煤矿开采带来的污染，二氧化碳的温室效应、南极冰面的萎缩、海岸线的增高等等一系列现在人类头疼的问题都会消失。它将给人类带来无限清洁的能源，就像太阳给我们的一样。
晨报记者：目前世界通行的“人造太阳”能工作多长时间？我们这台中国“人造太阳”又能突破到怎么样的高度？
万元熙：世界目前的平均水平只有300多秒，如果正常运行，我们的“人造太阳”可以达到上千秒，随着技术的成熟，未来可能达到一个星期，甚至一个月。到那时，将是非常了不起的。
晨报记者：目前，困扰“人造太阳”从实验走向现实应用的难题有哪些？
万元熙：除了刚才所说的稳态运行问题外，材料也是一大难题，现在没有哪种材料能保证在上亿度环境下不会被损坏，这个问题还得靠科学家经过无数次的实验研制出合适的材料。
晨报记者：说到这套设备我们还是不得不提到安全问题，因为采用裂变反应技术的核电站泄漏令人们不安，你们如何保证“人造太阳”装置不会产生辐射和巨大的爆炸？
万元熙：这是所有人关心的问题，不过，大家可以放心。“人造太阳”完全不同于裂变核电站，它采用的原料是氢和它的同位素氘，这种原料本身就没有辐射性，虽然聚变过程中等离子体碰撞产生中子是一种辐射，但它是短暂的，一旦放电结束就不会再产生中子了，放电过程中产生的中子也是可防护的，通常都不能穿过我们1.5米厚的墙。
而爆炸的可能性根本不存在。虽然等离子体经过聚变能达到上亿度，但都被磁场紧紧约束住，不会膨胀。即使设备出现了问题，等离子体也会在瞬间消失，不会发生爆炸。
晨报记者：人们都很关心“人造太阳”何时可以运用到日常生活中？
万元熙：我们的装置建成后虽然可以大大地推进研究进展，但距离实际的工业应用还有很长的路要走，乐观估计也要30到50年。由中国、美国、欧盟、日本、俄罗斯、韩国参加的国际热核反应堆合作计划(iter)是一个更先进的装置，它需要10年才能建成；材料的发明、制造需要10年；建立示范堆，检验它在实际应用中的效率问题等等，这又要10年。此外，还取决于各国政府在能源问题上的认识和态度，如果都非常支持，时间就短些，否则会更长
劳逊判据与托卡马克装置
当我们点煤炉时，煤一方面燃烧发出热量，另一方面又向四周散失热量。只有当点燃的煤足够多，使它燃烧发出的热量比散失的热量大，煤炉里的火才能愈烧愈旺，成为一个释放能量的来源。这时我们可以说这个煤炉已实现了点火。
聚变反应与裂变反应不同。裂变反应时可以不需要入射中子有动能；而为了实现聚变，首先要输入能量。当输入的能量与聚变反应产生的能量相等，即能量增益因子等于1时，称为得失相当。实际上，由于创造聚变条件消耗的电能，一般要3倍于它的热能才能生产出来，所以要使能量增益因子等于3时，才能真正地实现得失相当，能量收支平衡。
按照与煤炉点火类似的道理，英国科学家劳逊1957年提出实现得失相当的条件，即劳逊判据。对于氘、氚聚变，为了实现得失相当，等离子体的温度大约要1亿摄氏度，等离子密度（以每立方厘米的粒子数为单位）与约束时间（以秒为单位）的乘积，大约要达到100万亿。氘氚聚变得失相当的条件，比氘、氚聚变要困难几十倍。由于氘氚聚变得到的能量，大部分被聚变产生的中子带出等离子体，不能用于维持等离子体的加热状态，因而点火条件比得失相当要困难些。
1954年前苏联第一个托卡马克装置，实现了个别的聚变反应，但聚变反应产生的能量极微。直到1970年，前苏联在另一个托卡马克装置上，才有可以察觉到的聚变能量输出。在这座装置上，为了实现聚变消耗了10亿份能量，才得到1份聚变能量。又经过10年，在美国和西德两台托卡马克装置上，聚变能量的输出份额就增加了2亿倍。这2台装置，可以在非常短暂的瞬间，为实现聚变每消耗10份能量而得到2份聚变能量。
1982年圣诞节前夕，美国为实现点火而设计的大型托卡马克装置在普林斯顿大学建成。该装置是1974年批准，1977年动工的。1980年，美国总统卡特曾签署了《聚变能源工程法》，要求在7年内将聚变经费翻一番，2000年前投资200亿美元，1990年建成工程试验装置，2000年前建成聚变示范堆。而实际上这一法令的颁布，却成了美国聚变研究走下坡路的分水岭，聚变经费一再压缩。一方面由于经费的一再压缩，更主要的是由于聚变技术比原来想象的要复杂得多，所以原来确定的目标也一再推迟。
在此之后，1983年6月在英国建成比上述装置更大的欧洲联合环。1985年4月，日本的大型托卡马克装置已建成并投入使用。前苏联的大型托卡马克装置也已建成。由于实现点火后，装置就有强烈放射性，难以进行检修和从事各项基本研究，所以专家们期望尽可能推迟在这四座大型托卡马克装置上进行点火实验的时间，以便更多地从事一些等离子体物理的基础研究。
1984年9月，我国第一台中型聚变装置――中国环流器一号在四川乐山市郊建成。该装置是托卡马克型，达到国外20世纪70年代的水平
近日，中科院物理研究所、北京凝聚态物理国家实验室和清华大学工程物理系共同管理的sunist球形托卡马克联合实验室正式成立。清华大学工程物理系教授何也熙将担任该联合实验室主任，物理所研究员杨宣宗担任副主任，并聘请王乃彦院士为学术委员会主任。
球形托卡马克又称球形环、低环径比托卡马克，是一种高温等离子体核聚变装置。和传统的托卡马克不同，它的环径比(等离子体环的大半径/小半径)很小，使整个等离子体呈球形。它可以更有效地利用磁能，磁流体不稳定性方面也有好的性能。预计这种类型的聚变反应堆可以较传统托卡马克堆缩小体积，降低造价。
1999年物理所和清华大学工程物理系签订协议，共同在清华大学工程物理系建造一台球形托卡马克，并建立联合实验室。2002年11月，这台装置建成并投入运转，并命名为sunist，意义是sed ak。其主要参数为：大半径0.3m，环径比1.3，磁场0.15tesla，等离子体电流50ka。这是我国第一台球形托卡马克。三年来，该装置运转正常，取得了一批实验研究成果。 笔趣阁手机端 http://m.biquwu.cc
