2012-12-05 09:06:00 來源:證券時報網(wǎng)
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轟動世間數(shù)年的美國國家點火裝置(NIF)，近日被披露已迫于種種壓力扭轉研究方向，焦點由“能源”變?yōu)榱恕昂宋淦鳌薄?/font>
據(jù)英國《自然》雜志在線版12月一則消息稱：“在一次證明未來核聚變發(fā)電原理遭遇失敗后，世界上最強大的激光設施，‘調(diào)轉航向’，開始駛向其核武器研究的目的地。”
鑒于點火裝置已然取得的重大進展，眾多物理學家情感和理智都難以接受而對這一決議大加批評。更有意見認為，政府考慮輕率，對核聚變能源的探索將使美國在新一輪科技競爭中站穩(wěn)腳跟，更有可能推動我們的文明進程；而現(xiàn)在，他們選擇了更有威懾力的武器庫。
曾經(jīng)的“能源危機終結者”
2009年NIF裝置落成之時各界對其評價猶在耳邊：“人類有史以來第一次在實驗室里面取得核聚變能源”、“世界上體積最大能量最高的激光系統(tǒng)”。時任加州州長的阿諾·施瓦辛格在落成典禮上贊揚得不遺余力，他稱其為加州乃至美國的偉大成就，將有可能使美國的能源結構發(fā)生革命性變化，而施瓦辛格曾經(jīng)效力的老東家——好萊塢可就慘了，它的電影特效將不再稀奇，因為NIF在現(xiàn)實世界就能做到。
類似“人造太陽”的實驗項目，國際上不只NIF一家，但NIF項目的最大的看點在于，其要成為“第一個突破平衡點的設施”，這個突破平衡點，指產(chǎn)生的能量大于啟動它所需要的能量，即“能量增益”，這正是核聚變工作者夢寐以求的目標。
就在今年3月，NIF所發(fā)射出的激光在經(jīng)過最后一個聚焦透鏡后，達到了2.03兆焦，一舉打破紀錄的同時，也成為世界上首個2兆焦能量的紫外激光。人們當時說它是兼顧了“國家安全利益與科學發(fā)展”的典范，一方面帶領著美國第二大激光——羅切斯特大學激光器一起成為“無爆炸核試驗”不可或缺的部分，另一面拼了命的實現(xiàn)著核能發(fā)電的終極夢想——只要這臺激光器能每秒鐘發(fā)生三四次小燃料球內(nèi)的爆炸，且給它連續(xù)不斷地爆下去，釋放的能量就媲美百萬千瓦級的發(fā)電站了！
當然，在2012年3月，它離每秒爆三四次還差的遠呢。第二次點火就隔了36小時。但誰說改變世界能源困局，或是改變世界能源格局，它是個容易事呢。
今第一研究目標讓位于核武器
但聯(lián)邦官員和美國國會已經(jīng)不想等了。這臺坐落在勞倫斯·利弗莫爾實驗室的龐然大物已經(jīng)耗資35億美元，現(xiàn)在得為天價的它謀個新出路——按勾勒的計劃：將點火的科研時間由80%削減到50%，給國家核安全管理局來安排事務，基本是用于負責維護美國的核軍火庫——這也就是NIF的新角色。
說新也不算新。早在2009年NIF落成之時，就有外媒曾指出，NIF首要目的是幫助政府確保美國老年核武器可靠性，最后才是建成一座核聚變發(fā)電站。這一目標當時并未惹人非議。
因為人人心知肚明，啟動聚變反應最容易的途徑是什么？原子彈。但美國政府已于1992年承諾不進行地下核武器試驗，這種情況下，一臺超級能量的激光器，采用激光而不是核爆炸來產(chǎn)生聚變反應，正是核武器研究不可多得的裝置。
更何況，NIF項目耗資不菲，表達出為政府效力的決心自然也是應該的；且一般此等級別的大型實驗裝置，通常不可能只有一個實驗目標，在不同階段它能完成不同的功用，除了尋求能源之路以及核武器研究外，NIF的溫度和密度也允許它模擬外星球的環(huán)境，完成天體物理實驗。
但在這三年多的時間，激光器一次次對世界紀錄的刷新，均被人們視為“實現(xiàn)可控核聚變進而拯救能源危機”之路上的座座豐碑，在這個絢麗的光環(huán)下，很少人理會點火裝置的其他功用。
現(xiàn)在，一系列意外的技術問題使NIF的能源探索之路在9月結束，核武器研究被放在了第一位。對引起的軒然大波，美國國家核安全局防御計劃副局長唐納德·庫克宣稱，沒人說要放棄點火，現(xiàn)在只是一個新計劃需要產(chǎn)生，采取的是更緩慢、更系統(tǒng)的處理方式。
世界領先的中國新一代熱核聚變裝置EAST2006年9月28日首次成功完成了放電實驗，獲得電流200千安、時間接近3秒的高溫等離子體放電。
負責這一項目的中國科學院等離子體所所長李建剛研究員在接受新華社記者采訪時說，此次實驗實現(xiàn)了裝置內(nèi)部1億度高溫，等離子體建立、圓截面放電等各階段的物理實驗，達到了預期效果。
工藝鑒定組專家、中科院基礎科學研究局金鐸研究員在實驗后的新聞發(fā)布會上宣布，EAST通過國家“九五”大科學工程工藝鑒定。
參與EAST研究合作的美國通用原子能公司蓋瑞·杰克遜博士說：“EAST成為世界上第一個建成并真正運行的全超導非圓截面核聚變實驗裝置，它將在未來10年內(nèi)保持世界先進水平。”
我國新一代“人造太陽”實驗裝置首次成功放電
我國最新一代核聚變實驗裝置“EAST”(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)2006年9月28日在安徽合肥首次放電，成功獲得了電流超過200千安、時間近3秒的高溫等離子體放電。
EAST大科學工程總經(jīng)理萬元熙介紹說，目前放電實驗還在進行當中，各項實驗參數(shù)還在不斷提高，顯示了EAST裝置具有良好的整體性能。實驗結果將提交近期由國際原子能機構在中國成都舉行的第21屆國際聚變能大會。EAST成為世界上第一個建成并正式投入運行的全超導非圓截面核聚變實驗裝置，標志著我國磁約束核聚變研究進入國際先進水平。
工藝鑒定組專家、中科院基礎科學研究局金鐸研究員在新聞發(fā)布會上宣布，EAST通過國家“九五”大科學工程工藝鑒定。
穩(wěn)態(tài)運行的核聚堆產(chǎn)生能量的方式和太陽產(chǎn)生能量的方式相同，都是由原子核聚變放出巨大能量，因此穩(wěn)態(tài)運行的核聚變堆也被俗稱為“人造太陽”。EAST大科學工程總經(jīng)理萬元熙研究員說，未來穩(wěn)態(tài)運行的熱核聚變反應堆投入商業(yè)運行后，能提供無限的、潔凈的、安全的能源，將使人類未來數(shù)億年的能源問題得到徹底解決。
根據(jù)設計，EAST產(chǎn)生等離子體最長時間可達1000秒，溫度將超過1億度。該裝置的建設由中科院合肥物質(zhì)科學研究院等離子體所承擔，歷時8年、耗資2億人民幣。
萬元熙研究員介紹說，EAST集全超導和非圓截面兩大特點于一身，且具有主動冷卻結構，能產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)的、具有先進運行模式的等離子體，國際上尚無成功建造的先例。其科學目標是通過實驗研究，為未來建造穩(wěn)態(tài)、高效、安全的聚變反應堆提供重要的工程技術和物理基礎。
專家說，EAST比國際熱核聚變實驗堆ITER在規(guī)模上小很多，但兩者都是全超導非圓截面托卡馬克，即兩者的等離子體位形及主要的工程技術基礎是相似的，而EAST至少比ITER早投入實驗運行10年至15年。因此，無論從人才培養(yǎng)和奠定工程技術及物理基礎的角度上說，EAST都將為ITER計劃做出重要的、實質(zhì)性的貢獻，并進而為人類開發(fā)和最終使用核聚變能做出重要貢獻。
據(jù)了解，ITER是目前世界上最大的國際間科技合作項目之一，總投資約46億歐元，其目標是要建造可控制的核聚變實驗反應堆。
專家："人造太陽"商業(yè)運行后發(fā)電量夠用數(shù)億年
世界領先水平的我國新一代“人造太陽”實驗裝置EAST2006年9月28日在安徽合肥首次放電成功，這意味著人類在核聚能研究利用領域又邁出了新的一步。EAST大科學工程總經(jīng)理萬元熙說，未來的穩(wěn)態(tài)運行的熱核聚堆用于商業(yè)運行后，所產(chǎn)生的能量夠人類用數(shù)億年乃至數(shù)十億年。
能源短缺是當今世界各國面臨的共同問題。人類最近20多年來向地球索取了數(shù)額龐大的石油、天然氣、煤炭等不可再生的礦物能源，一些國家的煤炭資源已采掘殆盡。礦物能源不僅造成各種污染和“溫室效應”，而且還有枯竭之虞。從長遠來看，核能將是繼石油、煤和天然氣之后的重要能源。
萬元熙研究員介紹說，核能分為核裂變能與核聚變能，前者已經(jīng)被人類加以利用用來發(fā)電，而裂變堆的核燃料蘊藏極為有限，不僅產(chǎn)生強大的輻射，傷害人體，放射性核廢料的處理也一直是讓人頭疼的難題。與之相比，核聚變輻射極少，且核聚變?nèi)剂峡梢哉f是取之不盡，用之不竭。
他介紹說，核聚變反應燃料是從海水中提煉的氫的同位素氘。據(jù)測，每1升海水中所蘊含的氘如果提取出來，發(fā)生完全的聚變反應，能釋放相當于300升汽油燃燒時釋放的能量。以此推算，根據(jù)目前世界能源消耗水平和海水存量，核聚變能可供人類使用數(shù)億年，甚至數(shù)十億年。
“人造太陽”概念股
2009年，曾有市場傳聞稱，寶勝股份(600973)拿了11億歐元訂單。寶勝股份澄清：人造太陽項目預計在中國采購超導電纜11億元人民幣，而作為最有力的競爭者，寶勝股份正積極開拓超導電纜市場，但尚未取得批量銷售合同。
深圳智多盈（微博)認為，所謂“人造太陽”，即國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)建設工程，旨在地球上模擬太陽的核聚變。由于核聚變能以氘氚為燃料，都可以從海水中提取，核聚變反應不產(chǎn)生溫室氣體及核廢料，具有安全、潔凈、資源無限3大優(yōu)點，是最終解決我國乃至全人類能源問題的戰(zhàn)略新能源。
中國全面實施“ITER計劃”
2003年1月國務院批準我國參加ITER計劃談判，2006年5月24日，我國政府與歐盟、日韓、俄羅斯和美國共同草簽了ITER計劃協(xié)定，標志著ITER計劃進入全面實施的準備階段。我國目前擁有兩個較為著名的“人造太陽”實驗裝置——位于合肥的全超導非圓截面托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)和位于成都的中國環(huán)流器二號A核聚變實驗裝置。
演繹激情燃燒的歲月
中國在參與ITER計劃的過程中已經(jīng)形成了一系列技術成長點，如鎧裝超導電纜導體(CICC)制造技術處在世界先進行列，產(chǎn)量達世界第一。寶勝股份(600973)一旦其超導電纜中標，將有效打開公司未來的成長空間。
而在超導電纜方面有涉足的上市公司包括沃爾核材(002130)、三普藥業(yè)(600869)以及在高端電纜領域有實力的中科英華(600110)、南洋股份(002212)等也值得關注。另外，長園集團(600525)的電網(wǎng)設備、大冷股份(000530)的超低溫制冷技術、綜藝股份(600770)旗下子公司高溫超導濾波器技術、煙臺冰輪(000811)的核閥門技術等，都有可能參與ITER計劃而成為直接受益者。
將影響慣性約束核聚變商業(yè)化前景
NIF自落成典禮至今三年，但物理學家夢想使用高功率激光器瞬間加熱并壓縮氫使之點火，已有三十余年。
但現(xiàn)在顯然有對國家點火裝置持消極態(tài)度的。在研究人員報告他們距離實現(xiàn)點火所需要的條件尚有距離之后，國會投資者表示失望，他們想盡快看到成果。
據(jù)中國科技網(wǎng)報道，批評人士稱，實驗室當初信心滿滿地說激光核聚變可以產(chǎn)生電能，使得國會堅信他們是在為一個能源項目花錢，但事實卻令他們痛心：原來所謂激光核聚變，與產(chǎn)生電能尚有距離。
熟悉NIF計劃的資深科學家稱：“實驗室過分強調(diào)了點火裝置的能源效應，使得在核武器儲備管理方面、基礎科學研究蒙受損失。”
更有甚者認為：技術研究者永遠說，他們二十年后就能實現(xiàn)。那么慣性約束核聚變什么時候能商業(yè)化運營并提供電力呢?這個問題的答案可能很簡單，永遠不會。
其實自NIF籌建之日起，反對的聲音一直沒有消沉過，另一家實驗室——洛斯·阿拉莫斯的科學家嘲笑這將是有史以來最龐大而昂貴的“擺設”，同時奪走了其他領域本來就不寬裕的資金。
而領導加州大學團隊對點火裝置進行檢查的物理學家羅伯特·拜爾認為，點火實驗業(yè)已取得了顯著進展。“僅是激光本身已經(jīng)相當了不起的?！卑轄柗Q，單次能釋放1.85兆焦的能量，大致符合實驗室的最初承諾，而且小燃料球也表現(xiàn)良好。項目主管艾德·摩西也宣稱：“該設備的重大價值就和我們之前說的一樣?！?/font>
Dvice在線版一篇文章指出，憤怒的政府先生們罔顧了“優(yōu)先考慮”，一面是核聚變能，其將使能量變得無比廉價與豐富，而人們無疑永遠需要能量;另一面，則是個擴大了的武器庫。
涉及核能的上市公司：
中核科技：公司獲得國家核安全局頒發(fā)的壓水堆核電閥門設計、制造許可證，其研制的核電站關鍵閥門技術指標達到國際同類產(chǎn)品水平。公司生產(chǎn)的核電關鍵閥門也已經(jīng)通過國防科工委的鑒定。
東方電氣：國內(nèi)核島設備生產(chǎn)的骨干企業(yè)，是未來核電高速發(fā)展受益最大的企業(yè)。按東方電氣集團 45%的市場占有率進行計算，每年東方鍋爐從核電項目中獲取的訂單為 26.3 億元人民幣，每年東方電氣從核電項目中獲取的新增訂單為8.96 億元人民幣。相對于常規(guī)的電站鍋爐，核電設備具有更高的利潤率。
蘭太實業(yè)：與中國原子能科學研究院合作，建設“核極金屬鈉“生產(chǎn)項目，此項目不僅使公司取得了核極鈉的生產(chǎn)技術及其配套設備，而且使其成功切入高尖端科技的核能源領域。應用高科技鈉凈化技術生產(chǎn)核極鈉，已經(jīng)向我國第一座快中子實驗核反應堆提供了 350 噸的核極鈉。
奧特迅：公司中標廣東陽江核電廠一期工程 LOT69—常規(guī)直流及不間斷電源系統(tǒng)，金額 898.22 萬元;中標遼寧紅河核電廠一期工程。
海陸重工：核承壓設備的設計、制造與銷售。
自儀股份：與國家核電技術公司有意共同出資組建核電儀控系統(tǒng)工程的合資企業(yè)，共同承擔第三代核電 AP1000 儀控系統(tǒng)技術的引進、消化和吸收。
閩東電力：攜手中廣核能建設的抽水蓄能電站，可將電網(wǎng)負荷低時的多余電能轉變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時期的高價值電能，還適于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，為事故備用。使核電、煤電機組試驗得以順利進行，是核電樞紐工程之一。
哈空調(diào)：中國最大的石化空冷器、電站空冷器、電站燉核電站空調(diào)機組生產(chǎn)基地，是中國核工業(yè)總公司確定的生產(chǎn)核電站大型成套空氣處理機組的定點生產(chǎn)企業(yè)。
