世界上第一座核聚变工厂是否最终走上正轨？

该项目的总干事周三(12月6日)宣布，世界上第一座核聚变工厂现已达到50%。

当它运行时，称为国际热核实验反应堆(ITER)的实验性聚变装置将在其核心中循环等离子体，该核心比太阳热10倍，被像星际空间一样冷的磁铁包围。

它的目标?融合氢原子并产生比2030年代进入的氢原子多10倍的能量。

最终，ITER旨在证明聚变能力可以在商业规模上产生，并且是可持续的，丰富的，安全的和清洁的。

“通过ITER和聚变能，我们有机会为后代留下强大而积极的遗产，而不是当前的能源前景，”ITER总干事伯纳德比戈告诉Live Science。

概念设计

核聚变，即在太阳心脏中发生的相同反应，将原子核合并形成更重的核。核聚变一直是一个长期追求的目标，因为聚变反应比燃烧化石燃料产生更多的能量。例如，根据ITER项目的声明，菠萝大小的氢原子提供的能量与10,000吨煤一样多。

与今天的核裂变植物 - 将大型原子分裂成较小的原子 - 不同，融合植物不会产生高水平的放射性废物。与化石燃料工厂相比，聚变能不会产生温室气体二氧化碳或其他污染物。

ITER旨在使用超导磁体融合氢原子并产生大量热量。未来的核聚变工厂可以利用这种热量来驱动涡轮机并发电。

实验反应器不使用常规氢原子，其原子核各自由一个质子组成。相反，它会将氘(其原子核各自拥有一个质子和一个中子)与氚融合，氚的原子核各有一个质子和两个中子。氘很容易从海水中提取出来，而氚则会在聚变反应堆内部产生。根据ITER的说法，这些燃料的供应量很大，足以在目前的全球能源使用量达数百万年。

与裂变反应堆不同，聚变是非常安全的：如果聚变反应在聚变工厂内被破坏，聚变反应堆将简单安全地关闭而无需外部辅助，ITER项目指出。从理论上讲，聚变装置一次也只使用几克燃料，因此不会发生熔化事故。

前所未有的挑战，大的延误

虽然聚变能具有许多潜在的好处，但事实证明它在地球上实现起来非常困难。原子核在融合在一起之前需要大量的热量和压力。

为了克服这一巨大的挑战，ITER的目标是将氢加热到大约2.7亿华氏度(1.5亿摄氏度)，比太阳的核心温度高10倍。这种过热的氢等离子体将被限制并在称为托卡马克的环形反应器内循环，该反应堆被控制带电等离子体的巨型超导磁体包围。为了使超导磁体起作用，它们必须冷却到零下452华氏度(零下269摄氏度)，与星际空间一样冷。

世界各地的工业设施正在为反应堆生产1000万个部件。反应堆通常被称为有史以来最复杂的工程。例如，高度超过55英尺(17米)的磁铁必须安装在一起，误差小于0.04英寸(1毫米)。

“所涉及的许多技术都处于最前沿，”Bigot说。“我们正在推动许多领域的界限 - 低温技术，电磁学，甚至使用巨型工具设备。例如，将10,000吨超导磁体材料冷却到零下269度，这是前所未有的规模。”

35个国家的科学伙伴关系正在法国南部建立ITER。所有成员都分享ITER的技术，他们可以平等地获得知识产权和创新。

建立融合植物的科学伙伴关系的想法最初是在1985年罗纳德里根和米哈伊尔戈尔巴乔夫的日内瓦峰会上构思的。ITER项目于2007年开始认真，最初将在10年内以56亿美元完成。然而，该项目落后于计划十多年，其估计成本已激增至约220亿美元。

斯坦福大学副校长威廉·马迪亚说：“当原来的ITER项目成立并得到成员的同意时，他们的理解是设计已经接近完成并准备好进行施工，而且这一点甚至还不准确。”谁在2013年领导了对ITER的独立审查。

Bigot在2015年接管了这个陷入困境的项目。“它确实取得了更好的进展，”橡树岭和太平洋西北地区国家实验室前主任Madia告诉Live Science。“我是Bernard Bigot的支持者和粉丝 - 我认为他做得很好。如果他继续取得进步，我可能会看到ITER态度的真正变化。”