中國“夸父”，在島上造一顆“太陽”我們每天都看太陽，卻未必真正懂它。它準(zhǔn)時東升西落，為地球提供光和熱，溫暖又讓人感到安穩(wěn)。但事實上，太陽遠(yuǎn)比想象中瘋狂：它是一顆規(guī)模巨大、永不停息的恒星。它的體積能容納130萬個地球，質(zhì)量是地球的33萬倍。其核心溫度高達(dá)1500萬攝氏度，足以瞬間蒸發(fā)地球上任何已知的物質(zhì)。之所以能源源不斷地釋放能量，太陽靠的是核聚變。這種反應(yīng)讓它毫不費力地燃燒了46億年，從未熄滅，也幾乎沒有絲毫衰減。既然我們明白了它的力量從何而來，那么我們能不能在地球上造一顆太陽呢？據(jù)新華社報道，在安徽合肥科學(xué)島上一處高達(dá)30余米的寬闊實驗室里，中國的科學(xué)家，正在造出新的“太陽”。其核心溫度，比太陽還要熱上數(shù)倍。而能夠讓這個“太陽”運行的實驗系統(tǒng)，名為“夸父”。2025年，“夸父”項目將要全部建設(shè)完成。為什么要造一顆“太陽”？造“太陽”這件事，人類其實已經(jīng)琢磨了幾十年。20世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)科學(xué)家提出托卡馬克模型，用磁場模仿太陽核心的極端環(huán)境。之后，美國、日本、法國等國紛紛加入，地球上的“人造太陽”成為科學(xué)界的共同夢想。只不過這個夢想，經(jīng)常因為難度太高，被調(diào)侃為“永遠(yuǎn)差30年”。直到最近幾年，現(xiàn)實開始讓這個夢想變得更急迫。我們今天用的大多數(shù)能源，依然來自化石燃料——煤炭、石油、天然氣。這些能源為工業(yè)社會帶來繁榮的同時，也制造了巨大的副作用：溫室氣體排放導(dǎo)致氣候變暖、空氣污染日益嚴(yán)重，而這些資源本身也終將耗盡。眼下被稱為“清潔能源”的風(fēng)能和太陽能，雖然環(huán)保，但它們的供應(yīng)受制于天氣。陰天、無風(fēng)、用電高峰……只要條件不穩(wěn)定，發(fā)電就可能“掉鏈子”。傳統(tǒng)核電站靠的是核裂變反應(yīng)，雖然高效，但會產(chǎn)生高放射性廢料，安全問題和后期處理一直難以徹底解決。聚變能源的出現(xiàn)，正是為了應(yīng)對這幾重難題。它模仿的是太陽的能量來源，將兩個輕原子核在極高溫高壓下融合成一個重核，同時釋放出巨大能量。整個過程不會排放二氧化碳，也不會留下高放射性廢料。所需的原料主要是氘，它廣泛存在于海水中，在地球上，幾乎取之不盡。理論上，1克聚變?nèi)剂夏墚a(chǎn)生的能量，相當(dāng)于300升汽油。這種效率，放在現(xiàn)實世界里，就是更小的體積、更低的污染、更穩(wěn)定的供電——一旦實現(xiàn)，將改變整個能源格局。這不是幻想，而是所有國家正在爭奪的能源未來。如今，法國正在建設(shè)的ITER，就是目前世界上最大規(guī)模的聚變實驗堆，集結(jié)了30多個國家共同參與；美國則在推進(jìn)SPARC項目，想用高溫超導(dǎo)材料造出一臺更小、更快、更商業(yè)化的聚變設(shè)備。其他國家也各有路線，競爭的格局已經(jīng)成型。而中國，已經(jīng)率先點燃了自己的“人造太陽”，并在核心技術(shù)上建立起完整實驗路徑，躋身世界先進(jìn)水平?！翱涓浮迸c“人造太陽”如果說太陽是靠聚變反應(yīng)發(fā)光發(fā)熱的，我們在地球上復(fù)制太陽，第一步就是能不能把這團“火”先點起來。2006年，在合肥的科學(xué)島上，中國建成了一臺名叫EAST的實驗裝置。簡單來說，EAST就像一個空心甜甜圈，用強磁場把高溫的等離子體——也就是那團“火”——懸在空中。這個火團溫度高達(dá)1億攝氏度以上，比太陽還要熱，任何物質(zhì)都無法直接接觸它，所以必須用“看不見的磁籠子”托住它，控制它，不讓它亂撞。中國工程院院士、等離子體物理學(xué)家李建剛接受新華社采訪時，舉了一個通俗的例子來解釋這個裝置：“聚變能就是一個‘小太陽’，我們要做的是讓這個1億攝氏度的‘小太陽’懸浮在一個零下269攝氏度的‘大冰箱’里，這件事情在我們之前全世界都沒有做過?！睘榱藢崿F(xiàn)這一句話所描述的情況，李建剛與團隊在研究“人造太陽”的20年里，至少遇到5萬次失敗的實驗。最終，EAST做到了。它先后把溫度提高到1.58億攝氏度，是太陽核心溫度的10倍；還讓這團火穩(wěn)定地燃燒了1066秒（相當(dāng)于17.7分鐘），沒有熄滅，也沒有失控。1000秒，是聚變發(fā)電的一道門檻?！熬圩兎磻?yīng)達(dá)到千秒量級，就能夠較好地實現(xiàn)自我維持?！敝袊茖W(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長宋云濤接受《半月談》采訪時說，這意味著人類首次在實驗裝置上模擬出未來聚變堆高效穩(wěn)態(tài)運行的必備條件。1.58億攝氏度和1066秒，也成為人類目前在聚變實驗中取得的最高“溫度+時間”的成績之一。但這還只是開始。能否為人類提供能源，還要看這個“人造太陽”是否能被嵌入一整套系統(tǒng)，像電廠一樣穩(wěn)定運行。不止十幾分鐘，而是一天，甚至幾天都能穩(wěn)定運行。到了那一步，才是“太陽”真正升起的時刻。這件事得靠一整套復(fù)雜系統(tǒng)配合完成。磁體制造強磁場，把那團高溫火球托在空中；通過真空系統(tǒng)營造一個純凈的反應(yīng)環(huán)境；第一壁材料要抗住上千度的持續(xù)高熱；冷卻系統(tǒng)必須及時把多余的熱量帶走，避免裝置過熱或失控。這些系統(tǒng)每一環(huán)都不簡單，拼在一起就更難了。到目前為止，這樣的“完整拼裝”從未真正做過。所以中國決定，先建一個“預(yù)演平臺”，把所有關(guān)鍵系統(tǒng)都搭起來，試試看它們能不能協(xié)同運轉(zhuǎn)。這就是CRAFT，中文名字為“夸父”。簡單來說，“夸父”就是要保證“人造太陽”能夠穩(wěn)定、持續(xù)運轉(zhuǎn)。2018年年底，“夸父”獲批建設(shè)，目標(biāo)在2025年年底完全建成。這是一個國際上沒有經(jīng)驗可循的科學(xué)任務(wù)?！疤枴闭Q生于一座島上在這場全球的聚變競賽中，中國之所以能選擇一條不一樣的路線，很大程度上是因為有一座島。它不在海上，而是在合肥西郊——一塊被湖水環(huán)繞的人工半島，地圖上標(biāo)注為“科學(xué)島”。這座島上，沒有游客，也沒有展廳，這里密集搭建著中國最完整的聚變實驗平臺，也聚集著一群長期駐守的科研團隊。科學(xué)島的聚變研究，起步早、鏈條長。早在20世紀(jì)70年代，中國就在這里設(shè)立了等離子體物理研究機構(gòu)，從基礎(chǔ)理論到裝置建設(shè)，一步步在島上打底搭架。從那時起，磁控、真空、熱控、材料等子系統(tǒng)就開始協(xié)同推進(jìn)，逐漸發(fā)展成如今的系統(tǒng)。“夸父”不是孤立裝置，而是一條連續(xù)環(huán)節(jié)，彼此銜接，在這座島上，一步步地搭出來，最終幫助中國科學(xué)家完成“人造太陽”發(fā)電的目標(biāo)。在全球范圍內(nèi)，這樣的平臺密度和推進(jìn)節(jié)奏并不多見。研究人員常年駐守在島上，有人說，他們不是在做科研，而是在給“太陽”建一套“可持續(xù)運行的生命維持系統(tǒng)”?！拔覀儺?dāng)前研究主要集中在基礎(chǔ)實驗研究和工程技術(shù)