1985 年 11 月，当空军一号降落在日内瓦时，天气寒冷而阴沉。罗纳德·里根总统前来会见新上任的苏联领导人米哈伊尔·戈尔巴乔夫。里根深信灾难性核战争的风险很高，他希望减少这两个超级大国膨胀的武库。戈尔巴乔夫也意识到军备竞赛正在扼杀苏联经济。
然而，秘密会谈很快就变质了。里根就苏联侵略历史训斥了戈尔巴乔夫。戈尔巴乔夫抨击了里根的战略防御倡议，这是一项雄心勃勃的计划，旨在击落来袭的核武器。谈判几乎破裂。凌晨五点，双方同意发表一份联合声明，但没有做出任何明确的承诺。在声明的底部——几乎就像脚注一样——里根和戈尔巴乔夫插入了一个含糊的承诺，要为“全人类的利益”开发一种新的能源。
这份简短的记录启动了一个项目，该项目已演变成可以说是 21 世纪最雄心勃勃的科学事业——复杂实验技术的混合体，如果一切顺利，它将为最终解决人类能源危机奠定基础。
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ITER（原国际热核聚变实验反应堆）将尝试在地球上重现太阳的能量。它将产生约 500 兆瓦的电力，是运行它所需能量的 10 倍，而使用的仅仅是氢，宇宙中最丰富的元素。该项目将证明一项技术的原理，该技术可能为能源需求旺盛的世界带来几乎无限的能源供应。包括美国和俄罗斯在内的七个参与成员的政治家们热情地让他们的国家加入了这项努力。
然而，就像孕育它的峰会一样，ITER（发音为“伊特”）并没有达到预期。随着工程问题找到官僚主义的权宜之计，成本估算翻了一番又一番。例如，七个合作伙伴没有集中资源，而是在各自的国家生产零部件，然后在法国南部的 ITER 建造现场组装它们。这个过程类似于从目录中订购螺母、螺栓和支架，然后在你家的后院尝试建造一架 747 飞机。进展缓慢。不到一年前，ITER 还是地面上一个 56 英尺深的洞，最近才被填满了近四百万立方英尺的混凝土。启动日期已从 2016 年推迟到 2018 年，再到 2020 年末。首次真正产生能量的实验将在 2026 年之前不会到来——那是建造开始后的二十年。
ITER 只是这种假定的新能源的开始。即使它成功了，也还需要进行下一代测试反应堆，只有在这些反应堆运行结束后，地方市政当局才会开始建造聚变电站来为电网供电。ITER 只是一个将持续数十年，甚至数百年的项目中的一步。
支持者认为，从长远来看，ITER 是满足世界对电力无止境需求的唯一希望。但即使是他们也被迫重新调整他们乌托邦式的期望。该项目现在似乎是由制度惯性推动的——对于各个政府来说，维持现状比成为早退的孤立异类更容易。与此同时，批评者随着每一次延误和成本超支而拥有了更多的弹药。他们说，在能源研究的其他领域迫切需要资金的时候，ITER 是一笔巨大的浪费。双方都同意：当项目最终完成时，它最好能奏效。
瓶装太阳
从理论上讲，聚变是完美的能源。它依赖于物理学中每个人都听说过的一件事：能量等于质量乘以光速的平方 (E = mc2)。由于光速非常大，E = mc2 意味着非常少量的质量可以产生巨大的能量。
所有核反应都利用了宇宙的这一基本定律。在普通核电站的情况下，重铀核裂变产生较轻的元素。在这种裂变过程中，极小一部分铀的质量直接转化为能量。聚变也是一样的，只不过是反向的。当氢等轻核结合在一起时，它们会产生比其母体略轻的氦离子。按单位质量计算，聚变燃料可以释放出大约是铀裂变三倍的能量。更重要的是，氢比铀丰富得多，而且聚变的氦废物不是放射性的。
韩国科学家李京洙 (Gyung-Su Lee) 说：“聚变具有诱惑力，他多年来致力于 ITER 谈判。“这就像中世纪的人们寻找制造黄金的方法一样。它是能源研究的圣杯。”
李是聚变力量的坚定信徒。1980 年，他作为研究生来到芝加哥大学学习量子场论，这是物理学中最棘手的领域之一。但美国改变了李的想法。“在美国，金钱就是一切，”他说，而量子场论只提供智力上的财富。他开始寻找更实用的东西来研究，最终选择了聚变。“它在科学和工程方面都非常困难，”他指出。然而，如果它成功了，回报将是巨大的：能源将广泛可用且廉价；化石燃料将变得无关紧要。世界将会被改变。
像李这样的科学家已经被聚变诱惑了半个世纪。在他之前的许多人都承诺聚变即将到来。虽然其中一些研究人员是骗子，但绝大多数人最终都被证明是完全错误的。聚变很困难，大自然会打破承诺。
这是核心挑战：由于氢离子相互排斥，科学家必须将它们猛烈撞击在一起才能使其聚变。ITER 的策略是将磁笼内的氢气加热。它采用的特殊类型的磁笼称为托卡马克——一个金属甜甜圈，周围环绕着产生磁场的线圈环。这些磁箍挤压带电的氢离子等离子体，使其升温至数亿度——这是任何固体材料都无法承受的温度。
在 1970 年代，托卡马克看起来非常有希望，以至于一些研究人员预测他们可以在 1990 年代中期之前建造聚变发电厂。唯一的挑战是将研究反应堆扩大到足够的规模——一般来说，托卡马克越大，等离子体可以变得越热，聚变效率就越高。
然后问题出现了。等离子体导电，因此会受到自生电流的影响，使其弯曲和扭动。剧烈的湍流将等离子体从笼子中甩出，并将其射向机器的壁。随着温度升高，托卡马克增大以给等离子体留出空间，并且需要更强的磁场来 удерживать 它。额外的空间和更强的磁场需要甜甜圈铜线圈中更高的电流。更高的电流需要更多的功率。简而言之：机器越大、功率越大，它消耗的能量就越多，试图将一切 удерживать 在一起。
这种反馈意味着传统的托卡马克永远无法产生比消耗更多的能量。李和其他人只知道一种解决方案：超导体——一种特殊材料，在极低的温度下，它可以以零电阻承载极高的电流。如果托卡马克的磁体是超导的，它们就可以被注入电流并无限期地运行。这将解决能源问题，但不会便宜。超导体是奇异的、昂贵的材料。为了工作，它们需要不断地用液氦冷却到仅比绝对零度高 4 开尔文。
即使在 1985 年，也很明显俄罗斯和美国都无法建造足够大的托卡马克来产生净能量。当 ITER 正式启动时，它是美国、苏联、日本和欧洲之间的联合项目。该设计非常庞大，并使用了当时最新的技术。除了超导体外，ITER 还采用了先进的加速器，将中性原子束射入核心以加热它，以及类似于等离子体微波炉的精密天线。ITER 不会使用普通的氢气作为燃料，而是使用氘和氚，这两种氢同位素在较低的温度和压力下会发生聚变。氘相对常见——一滴海水包含数万亿个氘原子——但氚稀有、放射性且昂贵。最初的建设成本估计为 50 亿美元，但到 1990 年代中期，对机器复杂性的更彻底核算使价格翻了一番。1998 年，在很大程度上由于费用原因，美国退出了该项目。
此后不久，一个渴望维持项目生存的小团队匆忙地将其重新设计为原来的一半大小和一半成本。ITER 的高级科学家兼最初重新设计团队的成员 Gunther Janeschitz 承认，不幸的是，由于“完成设计的时间有限，有些事情被遗忘了”。成员国为机器的所有大型部件争吵不休，但一些小东西——馈通、连接——从未被分配。“两个组件之间存在空隙，但采购包都没有真正描述它，”他说。
这些差距是 ITER 的祸害，因为该机器实际上并不是由 ITER 组织本身制造的。俄罗斯和日本等老牌国家希望他们对 ITER 的投资能流向他们国有实验室的科学家，而印度和中国等新兴国家则希望给他们蓬勃发展的工业一个学习先进新技术的机会。因此，成员国向该企业贡献完全建成的单元（以及对中央组织的一小笔财政捐款）。用于其磁体的超导电缆将从日本的日立公司运来，但也将由中国的西部超导科技有限公司和俄罗斯的叶夫列莫夫电物理设备科学研究所提供。机器巨大的真空容器将在欧洲、印度、韩国和俄罗斯建造；加热系统将通过欧洲、日本、印度和美国提供，美国于 2003 年重新加入了该项目。ITER 中央组织必须接收这些部件，找出缺少什么，然后将所有东西拼凑成有史以来最复杂的实验。
在杜朗斯河对岸的一座中世纪城堡中，挑战变得清晰起来，这座城堡俯瞰着 ITER 临时总部外的一条双车道高速公路。在这里，ITER 的成员聚集在一个专门建造的会议室里，房间里挤满了平板屏幕和麦克风。合作伙伴无意让记者参与谈判，但在咖啡休息期间，李告诉我，一场小危机正在紧闭的门后展开。“印度人认为管道应该在这里结束，而其他人认为它应该在那里结束，”他说，用糕点桌上的一小块巧克力馅饼指向房间的相反方向。“显而易见的解决方案是在中间会合，但这在技术上是不可能的。所以我们把它交给了 DG。”
在 2010 年之前，DG，即总干事，是一位昏昏欲睡的日本外交官池田要。随着这类问题的增多，池田在 ITER 理事会的压力下辞职，并由资深的日本聚变研究员本岛修 (Osamu Motojima) 接替，后者的安静性格掩盖了内部人士所说的强硬，有时甚至是专制的个性。本岛修和他的副手，美国和欧洲项目的资深人士，坐下来在会议室旁边的一个改建的马厩里与印度人达成协议。当团队讨价还价时，当时 ITER 的首席法律顾问哈里·图因德 (Harry Tuinder)（他后来离开该组织前往欧盟委员会）坐在院子里点燃了一支香烟。我问他，如果本岛修有权强迫每个国家贡献他需要的零件，难道不是更有意义吗。“这基本上会降低你试图加强的所有关系，”图因德向后靠在椅子上说。归根结底，是成员们自愿参与，而不是 ITER 总干事的权力，才能使项目取得成功。
通往能源之路
随着谈判的拖延，ITER 的成本再次翻了一番，估计达到 200 亿美元，尽管其零敲碎打的建造方式意味着实际成本可能永远不会为人所知。其完工日期又推迟了几年。
飙升的价格和不断延长的延误一直在助长人们对这个巨型托卡马克的反对，尤其是在欧洲，欧洲为其建设成本提供了约 45%。欧洲议会绿党能源顾问米歇尔·拉凯 (Michel Raquet) 说：“如果我们真的想投入资金来拯救气候并实现能源独立，那么显然这个实验是胡说八道。”欧盟目前正在制定一项预算，以适应 ITER 在 2020 年完成建设所需的估计 27 亿欧元。绿党是 ITER 在欧洲的主要反对者，他们担心这笔钱将以牺牲风能和太阳能等可再生能源为代价。
在美国，美国将仅支付 9% 的成本，反对的声音较为温和。“它没有威胁——它只是一种浪费金钱，”自然资源保护委员会的核运动人士托马斯·科克伦 (Thomas Cochran) 说。科克伦断言，他宁愿将精力投入到对抗其他产生长期废物或传播核武器技术的核研究计划中。美国国会似乎也同样对该计划漠不关心。“我只能说，目前还没有人要扼杀它，”倡导聚变能源发展的聚变能源协会主席斯蒂芬·迪恩 (Stephen Dean) 说。但这可能会改变。巴拉克·奥巴马总统今年提出的预算通过大幅削减国内聚变研究支出，为 ITER 成本的大幅上涨提供了资金。即便如此，ITER 将获得的 1.5 亿美元仍比美国计划的捐款少 25%。
其他国家在履行对 ITER 的承诺方面也遇到了麻烦。印度一直在努力发放合同，而去年 3 月日本沿海发生的大地震损坏了那里的关键设施。“每个国家都有自己的延误原因，”俄罗斯代表团成员弗拉基米尔·弗拉森科夫 (Vladimir Vlasenkov) 说。他赶紧补充说，俄罗斯正在按计划进行。
ITER 将证明聚变是否可以实现。它不会证明它是否具有商业可行性。我们有充分的理由认为它可能不可行。首先，聚变产生的辐射非常强烈，会损坏普通材料，例如钢铁。发电厂将不得不采用一些尚未开发的材料，这些材料可以承受等离子体多年的轰击——否则反应堆将不得不 постоянно 停机进行维修。然后是氚燃料的问题，必须在现场制造，可能要使用反应堆自身的辐射。
基于 ITER 构建反应堆的最大障碍可以说是机器令人难以置信的复杂性。英国原子能管理局首席执行官史蒂夫·考利 (Steve Cowley) 说，所有专门的加热系统和定制部件在实验中都很好，但发电厂需要更简单。“你无法想象在一台充满各种花哨装置的机器上日复一日地发电，”他说。在聚变能够并入电网之前，必须建造另一代昂贵的示范反应堆。鉴于 ITER 缓慢的发展，这些反应堆都不会在本世纪中叶之前投入运行。
尽管遇到了这些挫折，以及聚变能源作为一个整体的不确定未来，但很难找到任何熟悉 ITER 的人认为这台机器不会建成。同侪压力是一个原因：“法国参与其中，不会退出，因为美国参与其中，也不会退出，”科克伦说。图因德观察到，相关国家的政治知名度以及提前退出的巨额罚款也起到了推动项目前进的作用。
除了这些合理（如果愤世嫉俗）的维持现状的理由外，许多科学家真诚地认为聚变是满足世界能源需求的唯一希望。“我对世界未来的能源感到害怕——我不知道它会从哪里来，”美国能源部当时的首席科学家雷蒙德·奥尔巴赫 (Raymond Orbach) 在美国重新加入该项目时说。“它是零二氧化碳排放的，基本上是无限的，它没有环境影响——提出一个替代方案吧。”大多数聚变科学家认为气候危机无论如何都是不可避免的。考利告诫说，从长远来看，在人类吸取教训之后，“我们最好准备好一套技术”。这种思路认为，它将会奏效，因为它必须奏效。