在普羅旺斯市中心，地球上一些最聰明的科學頭腦正在為所謂的世界上最大、最雄心勃勃的科學實驗搭建舞台。
「我們正在建造可以說是有史以來最複雜的機器，」拉班·科布倫茨透露。
目前的任務是證明在工業規模上利用核融合（與為太陽和恆星提供動力的反應相同）的可行性。
為此，世界上最大的磁約束室（託卡馬克）正在法國南部建造，以產生淨能量。
國際熱核實驗堆（ITER）計畫協議於2006年由美國、歐盟、俄羅斯、中國、印度和韓國在巴黎愛麗舍宮正式簽署。
目前已有 30 多個國家合作建造此實驗裝置，預計完工後重達 23,000 噸，可承受高達 1.5 億攝氏度的溫度。
「在某種程度上，這就像一個國家實驗室，一個大型研究機構設施。但它實際上是 35 個國家的國家實驗室的融合，」ITER 通訊主管科布倫茨告訴歐洲新聞台。
核融合是如何進行的？
核融合是兩個輕原子核融合形成一個較重原子核並釋放大量能量的過程。
就太陽而言，其核心的氫原子在巨大的引力壓力下融合在一起。
同時，在地球上，正在探索兩種主要方法來產生聚變。
「第一個，你可能在美國國家點火設施聽說過，」科布倫茨解釋道。
「你取非常非常小的一點——胡椒粒大小——兩種形式的氫：氘和氚。然後你向它們發射激光。所以，你在做同樣的事情。你也在粉碎加壓當增加熱量時，你會得到能量爆炸，E = mc² 少量物質轉化為能量」。
ITER 專案的重點是第二種可能的路線：磁約束聚變。
「在這種情況下，我們有一個非常大的燃燒室，800 立方米，我們放入了非常少量的燃料- 2 到3 克燃料、氘和氚- 我們通過各種加熱系統將其溫度提高到1.5 億度，」拉班說。
「在這個溫度下，這些粒子的速度如此之高，以至於它們不會用正電荷相互排斥，而是結合併融合。當它們融合時，它們會釋放出阿爾法粒子並釋放出中子」。
在託卡馬克中，帶電粒子受到磁場的限制，除了高能量中子外，它們逸出並撞擊室壁，傳遞熱量，從而加熱壁後流動的水。
理論上，能源將透過產生的蒸汽驅動渦輪機來利用。
「如果你願意的話，這是一系列研究設備的後繼者，」ITER 科學部門的部門負責人理查德·皮茨 (Richard Pitts) 解釋道。
「自 20 世紀 40 年代和 50 年代在俄羅斯設計和建造第一個實驗以來，該領域研究託卡馬克物理已有大約 70 年的時間，」他補充道。
皮茨表示，早期的託卡馬克是小型桌上型設備。
「然後一點一點地，它們變得越來越大，越來越大，因為我們知道- 從我們在這些較小設備上的工作，我們從小到大到更大的擴展研究- 為了從這些東西中產生淨聚變功率，我們需要做一個像這樣大的，」他說。
融合的優點
自 1950 年代以來，核電廠就已經存在，利用裂變反應，原子在反應器中分裂，並在過程中釋放大量能量。
裂變具有明顯的優勢，因為它已成為久經考驗的成熟方法，目前全球有 400 多個核分裂反應器在運作。
儘管核災在歷史上很少發生，但 1986 年 4 月切爾諾貝利 4 號反應爐災難性的熔毀有力地提醒我們，核災從來都不是完全沒有風險的。
此外，裂變反應器還必須應對大量放射性廢棄物的安全管理，這些廢棄物通常深埋在地下地質儲藏庫中。
相較之下，國際熱核融合實驗堆指出，類似規模的聚變工廠將透過更少的化學輸入（僅幾克氫氣）來發電。
「安全效果甚至無法比較，」科布倫茨指出。
「你只有2到3克的材料。而且，聚變裝置中的材料，氘和氚，以及出來的材料，非放射性氦和中子，都被利用了。所以沒有剩餘的。」可以這麼說，放射性物質的庫存非常非常少，」他補充道。
ITER專案遭遇挫折
科布倫茨強調，聚變的挑戰在於這些核反應爐的建造仍然極為困難。
「你試圖將溫度提高到 1.5 億度。你試圖使其達到所需的規模等等。這是一件很難做到的事情，」他說。
當然，ITER 專案一直在努力應對這項龐大工程的複雜性。
ITER 專案的最初時間表將 2025 年定為第一個等離子體的日期，並在 2035 年進行系統性的全面調試。
但組件的挫折和與 COVID-19 相關的延誤導致系統調試時間表發生變化，相應的預算也不斷膨脹。
今年 7 月提交給 ITER 理事會的更新基線提案現在設想推遲四年。
該項目最初的成本估計為 50 億歐元，但後來增加到超過 200 億歐元。延期的時間表現在意味著又需要 50 億歐元的資金。
科布倫茨解釋說：“我們之前遇到過挑戰，只是因為首創機器中的首創材料、首創組件的複雜性和數量。”
一個重大挫折是韓國製造的真空室各部分的焊接表面未對準。
科布倫茨說：“到達的產品在焊接在一起的邊緣有足夠的不合格之處，我們不得不重做這些邊緣。”
「在這種特殊情況下，這不是火箭科學。它甚至不是核物理學。它只是機械加工並使事物達到令人難以置信的精確度，這是很困難的，」他補充道。
科布倫茨表示，該計畫目前正在進行重新排序過程，希望盡可能接近最初的 2035 年開始聚變操作的目標。
「我們不會關注第一個等離子體出現之前的日期、2025 年機器的第一次測試，以及 2035 年最初實現聚變能的一系列四個階段，而是跳過第一個等離子體。我們將確保測試以另一種方式完成，以便我們能夠盡可能地堅持到那個日期，」他說。
國際合作
就國際合作而言，ITER 堪稱獨角獸，因為它經受住了許多參與該計畫的國家之間地緣政治緊張局勢的不利影響。
「這些國家在意識形態上顯然並不總是一致的。如果你看一下 Alphabet 工作網站上的特色標誌，你會發現中國飛在歐洲旁邊，俄羅斯飛在美國旁邊，」科布倫茨指出。
「對於這些國家做出40年共同努力的承諾來說，並沒有確定性。永遠也不能確定不會發生一些衝突」。
科布倫茨將該計畫的相對健康狀況歸因於這樣一個事實：啟動並運行核融合是一代人的共同夢想。
「這就是將這種力量聚集在一起的原因。這就是為什麼它能夠在當前烏克蘭局勢下歐洲和其他國家對俄羅斯的製裁中倖存下來，」他補充道。
氣候變遷與清潔能源
考慮到氣候變遷帶來的挑戰的規模，科學家競相尋找無碳能源來為我們的世界提供動力也就不足為奇了。
但充足的聚變能源供應還有很長的路要走，甚至 ITER 也承認他們的專案代表了能源問題的長期答案。
針對聚變來得太晚，無法以有意義的方式幫助應對氣候危機的觀點，科布倫茨斷言，聚變能在未來可能會發揮更大的作用。
「如果海平面上升真的達到我們開始需要能源消耗來移動城市的程度？如果我們開始看到如此規模的能源挑戰，那麼你的問題的答案就變得非常明顯，」他說。
「我們等待核融合到來的時間越長，我們就越需要它。所以明智的做法是：盡快把它送到這裡」。
有關此故事的更多信息，請觀看上面媒體播放器中的視頻。
