商用聚变反应堆何时能成真?

导读本周,位于美国加利福尼亚州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室被称为“人造太阳”的美国国家点火装置(NIF)首次实现聚变点火——反应产生的能量大...

本周,位于美国加利福尼亚州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室被称为“人造太阳”的美国国家点火装置(NIF)首次实现聚变点火——反应产生的能量大于促使反应发生的能量,这引发了全球关注。这是有史以来人类首次实现核聚变反应的净能量增益。若能持续生产出安全的核聚变能源,则意味着掌握了无限的清洁能源。

据西班牙《阿贝赛报》网站12月18日报道,这一成就是通过一个三个足球场大小的十层设施和长达60年的努力取得的。然而,它并不是唯一旨在再生每天从太阳发出的能量的项目,这些项目可能是应对气候变化的答案。

毫无疑问,从潜力和国际参与度上看,该领域的世界标杆是国际热核聚变实验反应堆计划(ITER),这是一个由欧盟、日本、美国、韩国、印度、俄罗斯和中国等国参与的大型项目。

上述国家和地区代表在2006年签署了一项协议,在法国卡达拉舍建造有史以来最大的反应堆原型,以证明核聚变确实是一种可行的能源。它与NIF的不同之处,首先在于它设法在实验室中重现恒星压力和温度条件的方式:NIF基于的是惯性约束系统,这是一种利用强大激光束将氘核和氚核压缩在比豌豆还小的球体内的方法,ITER则采用强大的磁铁——磁约束——控制一个巨型甜甜圈形状的容器中的炽热等离子体。

通过这种方法,ITER希望比NIF更高效地实现目标:虽然NIF设法产生了比反应开始所需能量大一倍的能量,但ITER承诺将这一增益增加多达十倍。不过,ITER的建设工作仅完成80%,实验至少要到2028年才会开始。

“这其中不存在竞争,”塞维利亚大学原子、分子和核物理学教授埃莱奥诺拉·维耶泽尔说,“我们为他们感到高兴;这不是少数人的成就,而是对整个社会有益的事情。”维耶泽尔最近获得了西班牙对外银行基金会与西班牙皇家物理学会共同颁发的物理学奖,他正参与现有的几个主要实验反应堆的研究,其中包括位于英国的欧洲联合环状反应炉(JET)。JET相当于一个“微型”ITER,在今年2月成功在持续5秒的聚变反应中产生了创纪录的59兆焦耳能量。

核聚变被视为一种几乎无限的、清洁的和可持续的能源,因为它不会产生长期的放射性废物。与核裂变不同,在核聚变中,在物理上不可能发生类似切尔诺贝利或福岛事故的事件,因为一旦发生故障,反应就会自行熄灭。

不仅西方世界有“人造太阳”,亚洲也对这种新能源很感兴趣。日本(与欧洲合作)将在未来几个月内启用JT-60SA热核聚变装置。这一位于茨城县的装置将和JET一样是托卡马克装置。但它的尺寸将超过JET,因此在ITER开放之前,它将成为同类中最大的原型。

中国也有几个模型,尽管最前沿的是实验性的先进的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)。这台只用氘运行的机器被科学家推向了极限,并创造出了1.2亿摄氏度维持100秒的运作能力。与EAST相似,韩国研制出了超导托卡马克核聚变装置KSTAR,成功地使等离子体连续运行离子温度高于1亿摄氏度持续20秒。

重要的是要明白所有这些原型仍然是实验,也就是说,目前它们都没有将产生的能量转移到比如电网当中,也不是商业聚变反应堆。据专家称,为此我们至少要等到下一个十年,很难估计何时可以将聚变作为一种能源。然而,随着私人融资和近年来取得的进步,我们相信大约在本世纪30年代后期将看到第一批发电原型。维耶泽尔对此表示赞同:“毫无疑问,我们正处于核聚变领域的一个关键且非常激动人心的时刻。我认为我们将成为见证这一前途光明的新能源腾飞的一代。”

来源:参考消息网

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