12月1日，日本和欧盟共同建设、位于日本茨城县那珂市的大型核聚变实验装置开始运行，向实现“人造太阳”又迈进了一步。

据悉，该装置是目前世界上最大的超导托卡马克核聚变反应堆，10月23日在试验运行时首次产生了核聚变必需的等离子体。

此次项目是国际热核聚变实验反应堆计划（ITER，又称“人造太阳”计划）的先行项目，其成果将会反映到ITER中，并将用于未来核聚变原型堆的建设中。

ITER项目始于1985年，目前世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划。该计划将首次建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步，因此备受各国政府与科技界的高度重视和支持。

目前合作承担ITER计划的七个成员是欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国。ITER计划将历时35年，其中建造阶段10年、运行和开发利用阶段20年、去活化阶段5年。

何为“人造太阳”？

 “人造太阳”，也叫“托卡马克”装置，是一种由人类控制的、模拟太阳在发光发热过程中发生的一系列反应而制造出来的核聚变研究装置，是可控核聚变技术的未来应用方向之一。

 “人造太阳”与目前已经普及的核裂变装置相比，不仅拥有清洁、高效的特点，还能在事故发生时立即自发停止反应，但其维持反应所需的条件非常苛刻。

8月25日，我国新一代“人造太阳”中国环流三号取得重大科研进展，首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录，标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。

“人造太阳”背后的新材料

碳/碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃，因此被认为是最有发展前途的高温材料之一。

由于高导热碳/碳复合材料所具有的优异性能，使其可代替石墨应用于聚变堆面向等离子体材料，包括第一壁、偏滤器等部件。碳/碳复合材料与第一壁常用的钨金属相比，可克服钨的脆性（细化晶粒化）、控制其自溅射能量低（低于100eV）等不足，因此，在面向等离子体材料中具有一定的优势。

核聚变反应堆内部结构
过去常使用钨和石墨作为内壁材料
目前，世界各国的研究所均开展了对核聚变用C/C材料研究，并将其应用在德国、日本的“人造太阳”装置中。

部分核聚变用碳碳复合材料性能
可控核聚变具有资源丰富、环境友好、固有安全等突出优势，是目前认识到的能够最终解决人类能源问题的重要途径之一，对我国经济社会发展、国防工业建设具有重要战略意义。

我国在碳/碳复合材料方面的进步也有力推动了像国产“人造太阳”这种国家工程的顺利实施。目前，我国的C/C复合材料的生产与研究仍有诸多技术与工程化问题，如产品的高温腐蚀、高制备成本、质量稳定性、高纯化问题等。
来源：新华社、核科学与工程