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发布: 11:28am 13/12/2022

核聚变

核聚变

美国能源部将宣布核聚变研究取得重大突破

美国能源部将宣布核聚变研究取得重大突破
位于加州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们,据称已从一个实验性核聚变反应堆中实现了“净能量增益”。(图:美联社)

(华盛顿13日法新电)美国能源部研究院表示,将于周二宣布一项“重大科学突破”。此前媒体报道,一个联邦实验室最近在核聚变研究方面取得了一项重大里程碑:实现了“净能量增益”。

这一声明引起了科学界的热议,因为核聚变普遍被认为是未来的能源,尤其是因为它不会产生温室气体、几乎不产生废料,也不存在发生核事故的风险。

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核聚变与核裂变不同,后者是目前在核电站中使用的技术,它使两个原子核融合,而不是分裂一个原子核。

事实上,核聚变是为太阳提供能量的过程。

太阳通过核聚变把氢原子聚变成氦原子,两个较轻的核在融合过程中产生了质量耗损从而释放出巨大的能量。

《造星者》作者、核聚变专家特瑞尔在推特上写道:“控制恒星的能量来源是人类有史以来面临的最大技术挑战。”

要在地球上产生核聚变,唯有通过将物体加热到超过1亿摄氏度的极高温度。

法国原子能委员会(CEA)项目负责人勒菲伏尔告诉法新社:“所以我们必须找到方法,将这种极热的物质与任何可以冷却它的物质隔离开来。这是遏制的问题。”

其中一种方法是用磁铁“限制”聚变反应。

在一个巨大的甜甜圈形状的反应堆中,轻氢同位素(氘和氚)被加热,直到它们达到等离子体的状态。等离子体是一种密度非常低的气体。

磁铁限制了旋转的等离子气体,防止它接触到腔壁,并让原子碰撞并开始聚变。

这是目前正在法国建设的大型国际项目(ITER),以及英国牛津附近的欧洲联合环面(JET)中使用的反应堆类型。

第二种方法是惯性约束聚变,在这种方法中,高能激光被同时引导到一个含有氢的顶针大小的圆柱体中。这项技术被法国兆焦耳激光器(LMJ)和世界上最先进的聚变项目——位于加州的国家点火设施(NIF)所使用。

惯性约束用于演示核聚变的物理原理,而磁约束旨在模拟未来的工业规模反应堆。

数十年来,科学家们一直试图实现所谓的“净能量增益”——也就是说,由聚变反应产生的能量比激活它所需的能量更多。

根据《金融时报》和《华盛顿邮报》的报道,这将是NIF定于周二宣布的“重大科学突破”。

但勒菲伏尔警告说,“在实现具有商业可行性的工业规模示范之前,还有很长的路要走。”

他说,这样一个项目还需要二、三十年才能完成。

为了实现这一目标,研究人员必须首先提高激光的效率,并更频繁地重复实验。

NIF的进展在科学界引起了极大的回响,他们希望这项技术能够改变全球能源生产的游戏规则。

核聚变产生的放射性废物也比目前的发电厂少得多,最重要的是,核聚变不会排放温室气体。

勒菲伏尔表示:“这是一种完全无碳的能源,产生的废物很少,而且本质上非常安全。”他形容核聚变或是“未来世界能源问题的解决方案”。

不过无论如何,如何,这项技术距离实现工业规模的能源生产仍有很长的路要走,因此还不能指望它能立即解决气候危机。

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