寻觅 花十年找材料

将美国垄断技术造价降低90%

什么是第一壁？实验装置中的聚变物质时刻释放着高强度的热辐射。核心区最高温度能达到1亿℃，如果材料性能不佳，要么就被高温瞬间融化，要么就会让反应堆这座锅炉熄灭。王平怀说，要构建起“人造太阳”的核心，需要特殊的材料筑起一道“防火墙”，来抵御装置内部上亿℃的高温环境。在整个国际热核聚变实验堆计划中，多个国家都在研制这样的高温核心材料。中国科学家承担研制的这种材料，处于反应堆最核心位置，直接面对高温聚变物质，因而被称为反应堆的“第一壁”。2006年，中国正式加入ITER，接受了研制热核聚变反应堆核心部件的工作。十多年来，过五关斩六将，王平怀团队开启了攻克“第一壁”的漫长科研路。王平怀说，寻找“第一壁”，第一关就是材料。面对上亿℃高温的炙烤，任何普通材料瞬间就会灰飞烟灭。当时，业内普遍认为一种特殊的金属材料耐热性高，是最佳选择。彼时，世界上拥有这种材料的高纯度提取和制造工艺技术的国家中，美国处于技术垄断地位。这种高纯度金属材料，一公斤对外销售超上百万元人民币。由于材料的稀缺性，美国只是少量出售。“大部分时候，是有钱都买不到的?！蓖跗交乘?。为此，从2004年2013年，团队成员从高纯度金属材料提取开始，进行了长达十年的特殊材料研制工作。由王平怀所在团队自主研制的材料问世后，将美国垄断价格降低了90%。

失落 模件决定命运

一年半时间失败十几次

单程将近30个小时的火车，一路从成都平原越过秦岭之巅，再到塞外的黄沙和肃杀，最后抵达终点站宁夏的一个小城。从2014年到2015年10月，一年多里，这条跨越1300公里的铁路线，成了王平怀所在项目组32个成员共同的梦魇，项目遇到了真正的低迷期。解决了“第一壁”材料问题后，王平怀们接下来要破解的是结构问题。研制人员想到了一种特殊的结构，把热量及时地传走。那是一块看上去像三明治一样的结构，底下是不锈钢，中间是铜合金，上面则是特殊的高纯度金属材料。再用特殊的方法，将这些材料结合到一起。如何将两个“个性”完全不同的材料，形成一个完整的功能件，成为他们面临的新难题?！翱梢运?，这也是我们过去五年最痛苦的历程?！蓖跗交程寡裕秸叩奈锢硇韵嗖钍翟谑翘?。上面那层金属材料是最轻、也是最活泼的碱性金属元素组成，热导率比铜和金差了一倍以上。两者强行连接在一起，会形成一种新的物相，易脆，易断裂。尤其是2013年底，ITER更改了相关设计，对于“第一壁”的制作要求更加苛刻。

这种工艺上的高难度，也让“第一壁”研发团队经历了长达一年多的低迷期。更改设计之后，他们制作的?？槌晒β什坏?0%。

王平怀至今记得那段灰暗的日子。由于四川没有相关的机加工工厂，每次?？榈淖钪栈庸ひ偷侥?。每次从设计制作到检测出来，大概需要三周时间。30小时的旅途，对于送模块的人来说，疲惫，但是带着希望。

从成都到塞外，风景一路转变。这一切对于项目组成员来说，任凭风光无限，对他们都毫无意义。包里揣着的那几公斤?？榧袷腔炒ё耪鱿钅孔榈男难汀暗谝槐凇钡那巴居朊?。

王平怀记得，每次成员把模块件拿回来，32个人都会围着两个检测人员。那一刻，空气好像都凝固了，大气不敢出，生怕把好运气吹跑了。检测的过程很短。很快，人群中的低气压便弥漫开来。彼此相视时，有的也只是互相摇头和叹气?！澳嵌问奔洌槔锏钠帐翟谔挂至??！蓖跗交乘担灾劣谠豪锏牧斓荚诠『隙家恼詹恍匚羌佑痛蚱?。

欢悦 他们终于成功

提交了十多项国家专利申请

这样的气氛，一直持续到2015年10月1日。

那天，人们都在忙于休假，“第一壁”主要成员却早早地来到了办公室，等待远方归来的王平怀，那一次去宁夏送?？榈恼撬?。

有人自告奋勇去车站接他回来，然后一路小心翼翼地护送他到办公室。过去的无数次失败中，该排查和梳理的问题点，都已经排查并且进行了修正，这一次，应该不会再出问题了吧。那天到检测室的人并不多，只有六七个。王平怀清楚地记得，还是围着两个负责检测的工作人员，空气再次凝固。这一次，他们终于成功了。压抑了太久的项目组，气氛轻松起来，顾不得平时的矜持，大家紧紧拥抱在一起。由于这次创造性的突破，仅仅是他们攻克的两种材料的连接工艺，项目组就提交了多达十几项国家专利申请。

希望之源

核聚变的优势是显而易见的，如何真正实现受控的核聚变，以至于未来的并网发电，还有漫长的路要走。

“人造太阳”并网发电

有望2050年点亮四川人的灯泡

到今年为止，国家“青年千人计划”学者、核工业西南物理研究院聚变科学所副所长许敏，已经在环流器二号A装置上耕耘了五年。

过去五年里，他们取得了很多成就。譬如，实验装置的加热功率至少翻了一倍，加热手段也更多了。装置运行时，里面燃料的温度一般是2000万~3000万℃，现在十几毫秒甚至几毫秒就可以达到。此外，持续加热以及寻找诸如构成“第一壁”这样的高温耐热材料，是未来的重要命题。

目前，38岁的许敏还在积极培养后备军，成立了一个由全国各个高校聚变领域的青年学子组成的课题组。他们刚刚初步建成了目前中国最大的直线等离子体装置，目的在于寻找适合建造核聚变堆的新型耐高温材料。“还有一个难题，来自于核聚变所需要的除了氘以外的另一种原料氚。氘和氚的剧烈反应，才能发生聚变?！毙砻羲?，氚的半衰期只有12.3年，而每年一个100万千瓦的核聚变电站发电就要燃烧56公斤的氚。

作为地球上最稀有的元素，氚的成本非常高。许敏说，一个最好的办法，就是在核聚变反应中产生氚，并且使得氚能够自持。这也就意味着，燃烧掉了多少氚，还要产生出等量的氚来。

虽然研究过程耗资高昂，核聚变试验可能还要几代人的心血，不过，许敏对于核聚变的发展还是非常乐观。首先，在研究“人造太阳”的过程中，会产生大量的前沿尖端技术。很多都有广泛的军事和商业应用前景。

以试验中使用的高功率微波技术来说，可以广泛使用到通信领域，实现国产化并能够节省大量成本。其次，等到核聚变电站能够并网发电后，核聚变能源的生产成本相对低廉，普通老百姓都能消费得起?！澳壳耙的谌耸科毡槿衔飧鍪奔浣诘闶?050年。我算了一下，那个时候，我应该可以看到?！毙砻羲?，期待灯泡被核聚变点亮。

华西都市报-封面新闻记者张想玲摄影雷远东

读数

1亿℃

等离子体天性“放荡不羁”，要实现受控核聚变反应，必须达到上亿℃以上高温，以及足够高的密度等。目前，核工业西南物理研究院研发的托卡马克装置温度已升至5500万℃，这是迄今为止国内装置达到的最高温度。如何持续给装置加温，达到“点火”要求，是继续面临的课题。

100万元

构建“人造太阳”核心，必须用一种特殊金属材料筑起防火墙，这种高纯度金属一公斤对外销售超过上百万元人民币。从2004年-2013年，核工业西南物理研究院团队进行了长达十年的特殊材料研制，如今自主研制的材料问世后，将美国垄断价格降低了90%。

2050年

研究过程耗资高昂，核聚变试验可能还要几代人的心血。等到核聚变电站能够并网发电后，核聚变能源的生产成本相对低廉，普通老百姓都能消费得起。目前，业内人士普遍认为这个时间节点是2050年。