IT之家7月3日消息，在寻找无碳清洁能源的道路上，核聚变可能是最可行的解决方案，因为它可以根据需求启动和停止反应。
目前，30多个国家（包括中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等等）正在法国合作建造国际热核聚变实验反应堆（ITER）。“ITER”在拉丁文中意为“道路”，因此这个实验的缩写“ITER”也意味着和平利用核聚变能源之路。
▲图源；ITER
当地时间7月1日，随着19个巨大的环形场线圈运抵法国南部，ITER宣布聚变能项目来自日本和欧洲的大型环形场线圈完工并交付。这标志着该反应堆设计过程的结束，距离投入使用仅一步之遥。
如图所示，D型的环形磁场线圈将被放置在ITER的真空容器周围，这是一个类似于甜甜圈状的腔室，也就是“托卡马克”。在容器内部，轻原子核将聚变成较重的原子核，并释放出巨大的能量。
▲线圈及容器的安装示意图
简单来说，科研人员将“燃料”（氘和氚）以气体的形式注入托卡马克装置，然后将电流通过气体使其电离成等离子体，也就是物质的第四态（由原子核和电子组成的“云”）。
然后，等离子体将被加热到1.5亿摄氏度（相当于10倍太阳核心温度）。在这一温度下，轻原子核的速度将被加速到足够高，从而碰撞并“聚合”。为了塑造、限制和控制这种极其炽热的等离子体，ITER就必须为其加载一个无形的磁场笼，全球最大：国际热核聚变实验堆磁体系统完工使其精确贴合真空容器的形状，也就是这里用到的巨型线圈。
ITER这里使用的是“铌锡”和“铌钛”作为其巨型线圈的材料，相信大家或多或少听说过。制造19个环形场线圈需要8.7万多公里的细线，这些线束主要是在中国、欧洲、日本、韩国、俄罗斯和美国生产。
通电后，这一线圈就会变成电磁体。然后，科研人员就会用液氦将其冷却到-269℃(4开尔文)时，它们此时就会变成超导体。
为了能够精确获得所需磁场，ITER采用了三种不同的磁体组。18个D形环形磁场线圈将等离子体限制在容器内，还有6个环形叠加的偏置场线圈水平环绕托卡马克装置，共同控制等离子体的位置和形状。
在托卡马克的中心，圆柱形中央螺线管可利用能量脉冲在等离子体中产生强大电流。据介绍，ITER的等离子体电流峰值将达到1500万安培，这也创下了全球托卡马克装置新纪录。
据介绍，这里用到的线圈是由欧洲和日本机构赞助并制造的，高17米，宽9米，重约360吨。此外，其适用的不锈钢外壳重约200吨，足以抵抗ITER运行期间产生的巨大力量。
安装完成后，这些环形磁场线圈将作为一个整体共同运行，这也是有史以来最强的磁体。它们将产生总共41吉焦耳的磁能，相当于是地球磁场的25万倍左右。
组装完成后，ITER聚变反应堆将产生500兆瓦的峰值热能。如果连接到电网，将能够持续产生200兆瓦的电力，可满足20万户家庭的用电需求。
公开资料显示，ITER科学装置的核心是托卡马克综合体，高80米（包括地下室），长120米，宽80米，这也是ITER平台的主体。这座七层高的建筑不仅将容纳ITER托卡马克，还将容纳30多个用于机器运行的不同的工厂系统。
该反应堆仅设计过程就耗时20年，制造工作横跨三大洲；其建设工作始于2013年，计划用10年完成建设，并运行20年，截至2015年投资就已经超过140亿美元（IT之家备注：当前约1020.53亿元人民币），预计于2025年正式开始等离子体实验，2035年进一步开始进行全氘-氚聚变实验。