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北京日报客户端|世界最大“人造太阳”正式安装，受控核聚变研究走过了哪些路程？

【北京日报客户端|世界最大“人造太阳”正式安装，受控核聚变研究走过了哪些路程？】国际热核聚变实验堆（ITER）日前正式在法国开启工程安装工作 。
人们把可控核聚变实验装置称为“人造太阳” 。 ITER是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程计划 。 欧盟、中国、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度在内的34个国家和组织参与了这个计划 。 参与方共同出资 ， 在法国南部的卡特拉舍建造世界上第一个核聚变实验堆 ， 全面验证聚变能源开发利用的科学可行性和工程可行性 ， 这是人类受控热核聚变研究走向实用的关键一步 。 本报特约中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所副所长、研究员徐国盛向读者解答相关问题 。
北京日报客户端|世界最大“人造太阳”正式安装，受控核聚变研究走过了哪些路程？
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当地时间7月28日 ， 国际热核聚变实验堆（ITER）计划重大工程安装在法国马诺斯克正式启动 。
问：要实现受控热核聚变 ， ITER最关键的装置是什么？
答：可控核聚变意味着清洁和近乎无限的能源供应 ， 一直都被寄予“解决全球能源问题”的期望 。
核聚变具有固有的安全性 。 核聚变的燃料和产物都不具有放射性 。 其产物是氦气 ， 是一种无毒、无害的惰性气体 ， 不产生长寿命放射性核废料 。 核聚变反应不存在失控的风险 ， 因为反应条件十分苛刻 ， 极端情况下核聚变反应也会自行终止 。 核聚变装置虽然运转的时候产生辐射 ， 但是被屏蔽在装置里 ， 对环境没有影响 。 此外 ， 核聚变不产生二氧化碳等大气污染物 。 因此 ， 核聚变是解决人类能源危机、战胜环境污染问题的重要途径 。
但是 ， 可控核聚变有一个巨大的困难 ， 必须把聚变材料加热到上亿度的高温才能产生核聚变 ， 可是用什么容器来装载温度这么高的聚变材料而不被熔化呢？
对于这个问题 ， 目前的主流方法是把聚变燃料电离成等离子体（原子核和电子分离 ， 都可以自由流动） ， 用超强磁场约束等离子体 ， 让它们悬空高速旋转 ， 不跟容器直接接触 。
托卡马克就是用来实现可控核聚变反应的一种装置 。 高温下核聚变燃料处于等离子体状态 ， 托卡马克用线圈产生强大的磁场来约束等离子体 ， 避免高温等离子体与装置内壁直接接触 。 尽管等离子体芯部的温度高达几亿摄氏度 ， 但装置内壁上的温度只有不到1000摄氏度 。
为了避免带电粒子沿着磁力线的损失 ， 托卡马克将磁场弯曲成环形 ， 核聚变反应在一个环形真空室里发生 ， 形状类似一个平躺着的轮胎 。 为了降低线圈消耗的能量 ， 实现稳态运行 ， 托卡马克采用超导材料来制造线圈 ， 工作在零下269摄氏度的极低温条件下 。 同一个装置里既要实现极低温又要实现上亿度的高温 ， 可谓冰火两重天 。 与人类发明的其它类型的核聚变装置相比 ， 目前看来 ， 托卡马克等离子体的参数最接近发生核聚变反应的条件 ， 因此最有希望率先实现聚变能的和平利用 。
问：托卡马克这种关键装置经历了怎样的发展过程？
答：人类探索受控核聚变始于上世纪50年代 。 氢弹爆炸让人类看到了核聚变的巨大威力 。 1950年7月 ， 前苏联士兵奥列格拉夫连季耶夫写信给斯大林建议发展受控核聚变能源 。 1951年1月前苏联科学家塔姆和萨哈罗夫研制“环形磁笼”的建议获得批准 。 1951年美国莱曼斯皮策建立普林斯顿等离子体物理实验室 ， 研制仿星器 。 冷战时期 ， 美国、前苏联和欧洲各自秘密开展受控核聚变的研究 ， 但很快发现十分困难 ， 于是决定公开交流 。
托卡马克是前苏联的阿齐莫维齐、萨哈罗夫等人发明的 。 1957年T-1托卡马克在莫斯科测量仪器科学实验室开始秘密研制 。 1958年9月 ， 日内瓦和平利用原子能大会上 ， 核聚变研究正式解密 。
1968年8月 ， 在前苏联新西伯利亚召开国际原子能机构聚变能大会 ， 阿齐莫维齐宣称T-3托卡马克电子温度达到一千万摄氏度 ， 比普林斯顿的仿星器的温度和约束时间高出了10倍多 。 西方世界不相信这一结果 。 阿齐莫维齐邀请英国卡尔汉姆实验室的一个小组带着当时世界最先进的汤姆逊散射测量系统到莫斯科来检验这一结果 。 次年 ， 测量结果比宣称的一千万摄氏度还要高出许多 ， 从此开启了托卡马克磁约束聚变高歌猛进的新时代 。 托卡马克装置如雨后春笋般建立起来 ， 全世界建了几十个装置 ， 而且越建越大 。 大家都知道个人电脑CPU芯片的更新速度很快 ， 但大家并不知道 ， 近50年托卡马克等离子体的性能提升速度比CPU芯片还要快 。
1982年在德国的ASDEX托卡马克装置上发现了等离子体高约束模式 ， 让人们看到了成功的希望 。 20世纪70年代后期到80年代中期 ， 国际上建成了三个较大的托卡马克装置：美国的TFTR ， 欧盟的JET和日本的JT-60U 。 1996年10月 ， 日本JT-60U达到等效能量得失相当 ， 即聚变产出的能量超过了输入的能量；这个装置曾达到4亿度的中心离子温度 ， 并申报了吉尼斯世界纪录 。 JET和TFTR开展了真正的氘氚聚变实验 。 这些实验证实了核聚变作为能源原理上的可行性 。
问：国际热核聚变实验堆（ITER）计划是怎么提出和演变的？


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