互动科普

世界主要7方一致携手共同推进ITER计划。站在计划最前列的是本岛修总干事。作为核聚变研究者，他长期活跃在第一线。我们就ITER、核聚变研究中存在的课题以及未来的聚变堆应有的样子采访了他。

Newton：请您给我们介绍一下有关ITER的实验好吗？

本岛：在ITER中，磁场的结构、等离子电流的流动方式、温度的分布、如何在几秒之内从零达到输出功率50万千瓦等等，都必须通过实验检验，以获得2个以上的最佳运行方法。如果不是这样的话，就不能够做到“欧洲采用A方式”，“日本采用B方式”的环境。

如果认为某种方法是好的，就该孤注一掷地坚持下去，如果这种方法行不通怎么办？我坚决要求ITER的工作人员必须确立两个以上的方法。这是非常重要的。

Newton：ITER是由参加开发的7方分担设备制造和调配的吧，那么，ITER的建设总费用大约是多少呢？

本岛：到2020年设备完工为止，欧洲的预算是66亿欧元（约合450亿人民币）。相当于全部费用的45%。这个数字的2倍多一点就是建设总费用。运营费用每年大约超过3亿欧元（约20亿人民币）。

未来的聚变堆将比ITER便宜

Newton：ITER非常昂贵，未来的聚变堆是否也会同样昂贵？

本岛：如果说成本要降到ITER的1/10是比较困难的，ITER这样的实验堆总是“这也必需，那也必需”，由于“设计的叠加”，使得成本增加。

前面所说的“A方式”、“B方式”，就是要用ITER来验证，实际上“采用A方式”的话，设计思路就变成“这也不需要，那也不需要”，因此肯定要比ITER便宜。

Newton：未来，核聚变发电将和火力发电、核裂变发电、自然能源发电等其他发电方式竞争，聚变堆及将来的成本能够明显比它们都低很多吗？

本岛：这将是在建造了多座聚变堆之后的话了。有充分的理由相信成本将下降到目前电力价格的1/2以下。

目前的电力成本太高。火力发电排放二氧化碳导致全球变暖，今后将在处理中投入巨大的成本。目前CCS（Carbon dioxide Capture and Storage：二氧化碳捕获和封存）设想的出台引起了很大的争议。一旦实施的话，火力发电的成本也将增大。

Newton：未来聚变堆的燃料使用由锂得到的氚，而锂将必须从海水中提取。然而，今后移动电话、电动汽车等使用的锂电池的需求也将不断上升。聚变堆的实用化会不会导致未来锂的需求暴涨？

本岛：实际上，在锂资源的问题上，锂电池和聚变堆的“竞争”是不存在的。

锂有两个同位素（同一个元素的原子量不同）：锂6（⁶Li）和锂7（⁷Li）。聚变堆需要的是锂6，它在锂元素中的含量只有不到10%，其余90%的锂7都可以用作制造锂电池。

也就是说，聚变堆和锂电池完全可以和平共存。互相竞争导致成本上升的事是绝对不会发生的。

应该保留“仿星器”选项

Newton：ITER的目标之一，就是使核聚变反应产生的能量为加热需能量的10倍以上。这个目标有没有自信达成？

本岛：这个完全没有问题。如果有丝毫怀疑，我就不来这里（ITER组织）了。

Newton：ITER的实验中存在一些什么课题呢？

本岛：最大的课题是“破裂”。ITER需要1500万安培的等离子电流，而在最坏的情况下，只要3毫秒（0.003秒），等离子体就消失殆尽。必须找到不让破裂发生的条件，这是非常重要的。事先预设的各种方案，也在不断研究之中。

Newton：ITER是用于实验的反应堆，发生破裂的处理也包括在设计之中了？

本岛：正是如此。设计上已经保证即使发生破裂也不会损坏。破裂发生后也不会把放射性物质泄漏到外部。反而必须进行引起破裂的实验，来研究安全对策。

Newton：听说本岛先生原来就是研究“仿星器”核聚变实验装置的。您认为ITER之后的实用反应堆是否都会是托卡马克式的？仿星器的可能性有没有？

本岛：汽车都有汽油机和柴油机之分，各自都越来越进步。保留两个以上的选项是很重要的。

100年以后，应该会有30%～50%的电力是由聚变堆供给的。那时是托卡马克式还是仿星器式已经不再是问题了。我想应该会有几个是仿星器式的吧。

例如，仿星器有“不会破裂”的优点，但是反应堆的制造非常困难。两者都有利弊，应该扬长避短。

图. 托卡马克的竞争对手“仿星器”

在用磁场约束等离子体的核聚变实验装置中，除了托卡马克之外还有 “仿星器”。 在托卡马克中，用引起等离子体电流的方法制造“磁笼”，而在仿星器中，把线圈（电磁体）扭曲成上面插图的样子，来制造“磁笼”。

目前实验达到的数据不如托卡马克好，但是它不需要产生等离子体电流，可以稳定地运行，这是托卡马克没有的好处。对它的研究也很活跃。

（本文发表于《科学世界》2015年第9期）