当你从东方的地平线升起
你将美丽普施于四方
你高悬于天空，光线照耀大地……
——埃及第十八王朝法老阿肯纳顿《太阳颂诗》（约公元前1370）
通往太阳的道路
——国际热核实验反应堆(ITER)
碧声
在计划提出20年之后，国际热核实验反应堆(ITER)建设地点终于确定，拟于年内开工。这是一个事关世界未来能源安全的重大国际合作项目，其意义不逊于人类基因组计划和国际空间站。
原子核里封锁着巨大的能量，它在瞬间释放出来时，具有一切其它武器都难以企及的毁灭性，一点点物质产生的能量就能摧毁一座城市。如果予以恰当控制和分配，同样的能量也许够给这个城市供电一整年。我们目前对前者比对后者精通得多，从人类擅长互相杀戮的历史来看，这样的黑色幽默并不稀奇。但现实不完全是黑色的，在和平利用自身力量的光明道路上，人类总算也还在缓慢前进。
ITER所在地位置，法国卡达拉舍
2005年6月28日，国际热核实验反应堆的建设地点尘埃落定，工程终于将正式开始。 这个项目英文名称缩写ITER，在拉丁语里是“道路”的意思。如果一切顺利，它将成为世界第一个产出能量大于输入能量的核聚变装置，为制造真正的反应堆作准备。这条通往和平利用聚变能的“道路”，将“铺设”在法国南部的卡达拉舍，这个地方属于优雅美丽的普罗旺斯。
太阳的发动机
从某种意义上说，人类早就开始间接地利用核聚变产生的能量——地球万物所依赖的能量，绝大部分都可追溯到太阳，而太阳就是一个巨大的核聚变熔炉。所有的恒星都依靠核聚变发出光和热，可以说，核聚变照亮着宇宙。
原子核集中了原子的绝大部分质量，它由带正电的质子和不带电的中子组成，质子和中子统称核子。质子的正电荷之间会产生排斥力，但强大的核力压倒了电荷斥力，把核子紧紧束缚在一起。要把它们拆开，必须花费很多能量。
在不同元素的原子核里，核子的结合方式不同，把核拆成单个核子所需要的能量也不同。因此，有的时候，一个比较大的原子核分裂成两个小的原子核时，会额外释放出一些能量，称为核裂变。原子弹和核电厂所利用的，就是裂变能。有时候情况也相反，两个小原子核结合形成一个大核时释放出能量，即核聚变。太阳和其它恒星的动力，都来自聚变能。
氘氚聚变反应
恒星里的聚变反应有不同方式，到底采取哪种方式，取决于恒星的大小。太阳是一颗中等恒星，它里面典型的反应是，4个质子经过一系列变化，变成含2个质子、2个中子的氦-4原子核，并释放出一些能量。老实说，这种反应的效率很低，太阳有着巨大的质量，物质非常多，虽然反应效率低，也能产生很多能量。如果要在地球上完全模仿太阳来进行聚变发电，大家就只好亏损得去撞墙了。
在人类比较了解的聚变反应中，效率最高的是氢的两种同位素——氘(D)和氚(T)的聚变，其次是氘核之间的聚变。普通的氢原子核就是1个质子，氘核里有1个质子、1个中子，氚核里有1个质子、2个中子。氘和氚结合变成氦，释放出能量。氘在地球上很丰富，每立方米的水中有30克，可以用电解提取。氚是不稳定的放射性同位素，在自然界里没有，必须用锂来制取。地壳里有不少锂，海水中也有一些。
理论上，只需要1千克氘和10千克锂，就能以1000兆瓦的功率发电1天——或者你更愿意烧上1万吨煤？即使考虑运营成本、打上很多折扣，核聚变的能量产出也非常可观。一旦实用化，人们可以完全不必担忧“几百年里石油会用光”之类的事。而且石油的分布太不均匀，国际上很多麻烦由此而起，人们如果不再依赖它，也许会相处得和睦些。
遥遥无期的实用化
早在上个世纪50年代，早期的受控热核聚变（不受控的那叫氢弹，至于冷的，我们后面再讲）实验就取得了令人振奋的成果。当时有科学家充满自信地预言，50年后人们就可以用上核聚变工厂发的电。但现在50年过去了，我们离实用化的目标似乎还有50年那么远。这让人多少有点尴尬：就像超导、基因疗法等其他一些许下了美好诺言却迟迟不能兑现的研究那样，时间长了，公众就开始疲倦和怀疑了。
但因此而看轻了核聚变研究50年来的进展，是不公正的。聚变反应的原理早已成熟，无可怀疑，实用化的障碍在于其间的技术困难。这种事十分常见。两块铀放在一起，超过临界质量，就触发链式反应，这原理足够简单吧？可是研制原子弹对任何国家都是艰巨工程，需要集中最优秀的头脑和巨大的物力来进行。
和平利用核能、严格控制其稳定产出与安全运转，工程的复杂度比造核弹更高（又不像核弹那样有重大国防意义，也就不怎么受重视）。何况，聚变所需要的条件比裂变要高得多。太阳核心的温度有上千万度，可这只够进行低效率的质子聚变。氘和氚发生聚变的最佳温度，是1亿度（在这种级别上，到底是用摄氏度还是绝对温标，其实都没什么差异了）。这意味着，人类必须制造出比太阳更极端的环境。
把气体加热到1亿度当然非常需要技巧。而1亿度的气体用什么装？没有材料吃得消这样的温度。幸好这时原子核与电子早已分离，气体变成带电的等离子体，这样就可以用磁场来束缚，让等离子体完全悬空，不与容器的四壁接触。现在最流行的约束装置叫做“托卡马克”，它是苏联人发明的，大致是一个环形的管子，受强磁场约束的等离子体悬浮在管子中央，形状像一个面包圈。
热核聚变在技术上的困难，使得一些科学家转而寻求更简单的办法。1989年轰动世界的“冷核聚变”事件，至今还争议重重。当时犹他州大学的两位科学家宣布，他们将钯电极浸泡在重水中，在室温下实现了核聚变，产出能量比输入能量更多。很多人重复了他们的实验，但重复不出结果，这件事因此成为“病态科学”甚至骗局的一个代表。但也有人不肯放弃，美国能源部甚至在事隔16年后重新开始征集冷核聚变实验方案。
当然，相比起没有弄清楚原理、甚至不知道到底是否存在的冷核聚变，技术上困难但原理上清楚的受控热核聚变仍然是主要的研究对象。这些年来，人们正在稳步取得进展。各国的托卡马克装置性能不断上升，加热温度从1000万度上升到几亿度，产生的等离子体在密度和维持时间上也提升了几个数量级。输出的能量也接近了输入能量，只是还没有达到“收支平衡”的状态，更不用说“盈利”。
和平道路
ITER的诞生，不仅是出于科学需要，也与当时的国际政治气候相符。20世纪80年代，各国科学家认为，他们需要合作建造更大的托卡马克，来更深入地研究聚变反应。此时美苏关系解冻、东西方冷战终结，两个超级大国需要用一个和平项目来显示合作的诚意。一个大规模的核聚变研究项目，既没有国防意义，也不能马上赚到钱，但符合人类长期发展的共同利益，和平而且清贵，正合乎核裁军后的政治需要。于是，在1985年11月的日内瓦峰会上，里根和戈尔巴乔夫接受了美、苏、欧、日共建核聚变工程以和平利用核能的建议，这就是ITER计划。
ITER是一个国际项目，研究人员来自不同国家
那以后并不一帆风顺。能源危机的阴影渐渐淡去（当然，最近几年似乎又回来了，油价飞涨，“战略石油储备”成为流行语），替代传统能源的需求并不为各国政府特别重视。核裂变发电厂的危险，使公众越来越不喜欢核电，聚变发电的环境危害非常小，但仍不免遭池鱼之殃。而且，一个很大程度上因政治而生的项目，当然也更容易受大国关系变动的损害。1998年ITER的设计都快要完成了，美国却退出了计划，这让俄、欧、日决定缩减项目规模。
但是，能源问题毕竟不容忽视，气候变化的压力也越来越大，人类必须减少使用化石燃料，寻求新的能源。聚变研究如果成功，很可能成为未来世界能源的主力。磕磕绊绊多年之后，ITER还是完成了详细设计，进入了选择建设地点、准备动工的阶段。美国重新回到计划中，中国和韩国也加入进来，形成欧、美、俄、中、韩、日六方共同建设的局面（其间加拿大也曾参与，但2003年底退出）。
ITER的等离子环剖面图
ITER是一个事关世界未来能源安全的重大国际合作项目，其意义不下于人类基因组计划和国际空间站。它计划于2015年建成并产生第一批等离子体，运行21年。ITER本身将不用来发电，它是一个实验装置，其长期任务是取得技术上的关键突破：越过能量的“收支平衡点”，证明利用核聚变能在技术上是可行的，具有实用价值。目前托卡马克装置性能的世界纪录是欧洲的JET，它的最高输出功率达到16兆瓦。ITER的等离子环直径将达12米，比JET大一倍，功率可望达到400-700兆瓦。
如果ITER取得成功，人们下一步将在2035年左右建造一个叫DEMO的试验反应堆。然后在2050年建造第一个商业化反应堆，2060年增加到10个，2100年增加到1500个，满足全球电力20%的需求。——当然，科学成果是不能预约的，我们并不能保证ITER一定能成功、一切都能按日程表进行。现在的人们也许大多数活不到用上核聚变能的时候。
法国VS日本
为了方便运作，ITER自然要建设在参与国之一的领土上。承建ITER的好处很多，巨额工程合同还只是短期的小利，更重要的是本国核能研究事业将得到巨大促进、确保世界领先地位。起初有4个竞争地点，分别在法国、西班牙、日本和加拿大。美国因为法国不支持打伊拉克，在ITER的问题上给法国使绊儿，先说支持西班牙，后来西班牙在欧洲的内部竞争中被淘汰后，又转而支持日本。选址谈判一度陷入三对三的僵局，美、韩支持日本，而俄、中力挺法国。媒体开玩笑说“道路迷路了”。
卡达拉舍
在技术上当然是法国比较有优势，其核能工业世界领先，国内大部分电力来自核电，可谓履历优良。卡达拉舍本来就是法国核能研究的重地，气候良好，交通便捷，位于普罗旺斯的艾克斯附近。后者是著名的大学城、塞尚的故乡。此外，法国发生地震的危险比日本要小。但欧洲内部的政治问题，加上公众不太齐心，也使法国的方案有弱点。
日本提出的建设地点在青森县六所村，青森县位于本州岛东北部，与北海道隔海相望，稍嫌偏僻，不免让人疑虑其交通、供电等配套服务是否能满足ITER的需求。但日本也有优势，聚变研究很有成果，它的JT-60托卡马克可与其他国家任何一流的托卡马克装置相比。更重要的是，日本资源短缺，在开发新能源的问题上比别的国家急切得多，国家固然不惜代价，公众也对申请建造ITER非常支持。日本还试图说服中国认为，ITER建在亚洲将有利于中日双方。
ITER的结构图
法国和日本互不相让，足足僵持了一年半。其间欧盟于2004年底放出狠话，说再谈不拢就要撇开日、美，跟支持自己的伙伴单干。理论上讲，欧、俄、中三方联手，确实有单干的实力。日本这下有点扛不住了，加上小布什连任成功，感觉事易时移，需要对欧洲示好，于是不再支持日本。这下子，竞争双方强弱立判。日本原先坚决不肯谈论ITER建在法国的可能性，现在不得不让步，最终退出竞争。6月28日于莫斯科举行的六方会谈上，卡达拉舍终于被确定为ITER的建造地点。法国人非常高兴，希拉克亲赴卡达拉舍表示祝贺，一位负责科学家得意洋洋地对媒体说“这个地方无与伦比。”
不过，日本的屈服也得到了优厚的补偿。在约55亿美元的ITER建造预算中，欧盟将承担一半（其中包括法国的10%），另一半由美、俄、中、日、韩平摊，每家10%，大多以设备和零件的方式提供。日本将得到20%的零件制造合同，以及20%的科研职位，而不是按出钱的份额只占10%。欧盟还同意支持由一位日本人来担任ITER组织的负责人。
日本得到的好处超过了它的贡献份份额，这让中国和韩国有点不爽。另一方面，尽管如此，日本科学家还是大失所望，正在寻找出气的对象。有人说一开始把地方选在青森县就是错误的，那里太偏僻了，会让人以为日本不够重视这个工程。还有人怪首相小泉纯一郎缺少个人魅力：法国总理希拉克可以就ITER的价值和重要性侃侃而谈半小时，小泉则只会说“我们想要ITER”。
但无论如何，僵局打破是一件好事，总的来说还是令人高兴的。有关计划尚需各国议会批准，如无意外，在今年内，负责运行ITER的组织就将成立，工程也将正式开始。毕竟从计划提出至今已经20年了，一位业内人士说：“坦率地讲，ITER得快点动工才行，不然当年参加谈判的人们都老得要死掉了。”
