1958年,一位名叫亚力山大 · 布拉德肖(Alexander Bradshaw)的学童看到《每日镜报》第一版上印着一幅海洋波涛的照片,报上刊登的大字标题“核聚变——能用十亿年的能量之源”深深地留在他的记忆中。当时的物理学家们认为:在10年至20年里,人类将能够利用氢核的聚合来发电。
今天,布拉德肖已经是一位58岁的物理学教授,但核聚变发电站向电力网供电仍然未能实现(核聚变还只是研究人员头脑中的一个想象)。然而,现在各主要工业国家正在商定建造一个巨型实验性反应堆:国际热核实验性反应堆(Iter)。布拉德肖在国际热核实验性反应堆的谈判中担任德国代表,他是德国等离子物理研究院(IPP)的负责人,也是一位游说高手。
Iter是一个世界性物理学研究项目,它完全可以与国际空间站相媲美。欧洲、俄罗斯、中国、日本、加拿大以及美国均参与这部特大型装置的建造。经过20年的准备工作,关于各参与方所占位置的谈判已进入最后阶段。Iter将花费45亿欧元,最终它将为核聚变的实际应用提供科学依据。布拉德肖乐观地认为:“如果计划全部得以实现,我们将在2055年利用核聚变来发电。”
施罗德支持核聚变绿色组织表示反对
日本、法国、西班牙以及加拿大希望Irer能够设立在他们国家。今年年底,选址将最后确定。2006年将开始建造,2014年将投入运行。整个欧盟对Iter预算中的分担份额不是强制性的,德国将在今后的8到10年里负责投资4~5亿欧元,然而,德国对Iter的投资却遭到绿色组织和一些社会民主党议员的反对。施罗德支持这项投资,绿党则表示反对,而公众又对此漠不关心。
核聚变与核裂变还是有相同点的。核聚变装置没有燃烧棒,经过核熔化的核聚变装置会发热。Iter的核心部分是一个用特殊钢制成的像一座高楼那样大的圆环。在其内部是由氢气变化而来的气体,也就是加热至数亿度高温的氢的同位素氘和氚。此时失去电子的原子核形成了等离子体,强大的磁场将来自远侧的热气体吸引住,两个以极快速度相对运动的原子核相遇,聚变成一个氦原子核,此时释放出大量的能量。这种由核聚变产生的能量如同太阳燃烧,足以加热发电厂的水,推动涡轮机发电。
图为将要建造的第一座用以研究目的的核聚变发电站演示图
研究人员声称,核聚变发电不具有危险性。因为只要出现极微小的故障,聚变反应就会停止。布拉德肖确信:即使发生了地震,放射性氚泄露到空中,人类所遭受到的有损健康的沉积物估计也只在几平方公里的范围内。10天以后,轻空气将全部挥发干净。即便如此,还是不能够安慰核聚变反对者。因为反应堆体积庞大,建造成本高昂,还会产生放射性沉积物:当两个氢原子结合时,除了产生氦核外,还会产生高速射出的中子。中子在穿越钢壁的同时与金属原子发生碰撞,部分中子变换成放射性同位素,这些同位素在以后的年代里进入半衰期。核聚变装置一旦投入运行,其中的放射性物质至多玷污10万吨的钢。这位物理学家说:几十年以后,装置的钢壁也不会有危险。但是绿色组织的科技政策发言人、核聚变的最尖锐的批评者H · J · 费尔(Hans-Josef Fell)则大唱反调。
具有独立见解的专家常常是不多见的。德国联邦议会技术评定署去年曾尝试过对核聚变作技术鉴定,结果以失败告终。他们遇到了真正的挑战。总结报告指出:“要组织一个具有独立见解的专家和广泛的社会各界人士参加的讨论,不是一项容易的任务。”因为涉及到很多人的利益。
Iter项目是1985年由里根、密特朗以及戈尔巴乔夫倡导的。40年后,这个项目将会发展到什么程度,布拉德肖给我们看了他的蓝图。2025年将是一个具有决定意义的关键年份。布拉德肖告诉我们:“届时,我们必须确定是否应该一如既往地继续建造这个示范项目。”英国人极想发展核聚变技术,他们在牛津附近建立了欧洲实验性反应堆喷气装置。布拉德肖称这座核聚变装置为“几乎不会枯竭的并且能够更新的能源”。来自法国的专家R · 艾梅(Robet Aymer)认为:“我们面临着两大挑战,我们必须向世人展示运转起来的核聚变能源装置,我们期待着它。”而德国的自然保护主义者则认为核聚变发电和原子能发电一样值得怀疑。
是取之不尽的能源 还是一个耗资巨大的无底洞
从理论上讲,核聚变的潜能肯定是巨大的。一座核聚变发电站远比一座大型原子能发电站生产更多的电力。核聚变装置一小时只烧20克氚,一卡车的燃料可以燃烧一年。1000吨氘和氚产生的能量可以满足全世界1年的需求。所有的核聚变都不产生二氧化碳,核燃料几乎可以无限制地获得——氘取自于海洋,氚来自于锂,而锂在自然界是大量存在的。
核聚变装置首先必须产生具有复杂扭力的磁场,这样才可以长时间地将原子捕获住。在IPP,实验人员运用了超导电磁线圈,这只沉重的线圈被弯成像游艺场上的8字形回旋滑道。lter、英国的反应堆喷气式装置以及德国在IPP的实验都是按照“托卡马克”(一种环状大电流的箍缩等离子体实验装置)原理进行的。实验的第二道难关是材料问题。装置所用的特殊钢必须不会因高温以及原子核和基本粒子持续不断的轰击而变脆。Iter的反应堆将仍然采用现在的原子核发电站使用的特殊钢。IPP计划花费6亿欧元,研究出一种更好的合金。
在联邦议会中的绿色组织议员以及老一辈物理学家H · J · 费尔看来,核聚变装置是一个耗资巨大的无底洞。他们认为,“在未来的50年里,金钱将不断地流入这座充满幻想的核聚变装置,而且不会有什么结果。应该停止这种没有可靠结果的50年的金钱流淌。”他们敦促德国应该退出lter项目,回到节约办核电的轨道上来。事实上,德国在核聚变研究方面始终表现得很理智,为了在财源方面不至于与别国发生矛盾,她始终遵守着“欧洲原子能联营协定”。再则,德国的运输工具和科学研究设施方面也决不比她必须面临的竞争对手们逊色。
专家希望政府在能源研究方面投入更多资金
今年联邦政府将为德国的核聚变研究投入1.3亿欧元,在可再生能源的探索方面,联邦政府也已花费了1.2亿欧元。我们完全有理由说,德国的可再生能源研究已得到加强,而且她的核聚变研究也将更进一步获得发展。前汉堡议员、自然环境保护主义者F · 法楞豪尔(Fritx Vahrenholt)曾经主持过壳牌公司的太阳能研究,现在他管理着一座风能发电站。他极力主张要以长远的眼光看待能源。他说:“我们不能再让二氧化碳排出,哪怕是很少一点。”
最近5年里,用于能源研究的资金中,有很大一部分用于科学咨询,也就是说用在专家身上。受联邦政府委托的“全球自然环境改善咨询委员会”在一份鉴定书上建议:到2020年,希望政府将用于能源研究的预算提高到现在水平的10倍。
像风力、太阳能电池以及水力等再生能源的研究都曾得到联邦政府环境部的协助。而科学研究部为了综合开发能源研究的成果,则在重新为核聚变研究提供资金的同时,也投资环境研究。联邦政府应该看到:德国需要有一个不左不右的科学研究政策,美国已经为我们作出了示范。例如,由于最早的Iter设计要花费80亿欧元,美国国会认为这个项目太昂贵,而美国的物理学家对该科学规划也存有怀疑。后来核聚变项目的设计者们经过缜密的设计后,推出一种减肥型反应堆,其成本是原来的一半。新设计的名称是Iter-Feat(Fusion Energy Advanced Tokamak,聚变能源先进型托卡马克),它最终让美国人信服了。
[Die Zeit,2003年6月5日]