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发布: 4:12pm 13/12/2022

核聚变

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美科学家重大突破 核聚变首获净能量增益

  拼盘 美实验室建功 核聚变产能现突破 首次做到「能量产出高于投入」 新洁净能源近一步

(华盛顿13日综合电)美国科学家在被称为“人造太阳”的(nuclear fusion)研究取得重大突破,首次成功在核聚变技术反应中取得“净能量增益”。若能商转,将提供人类取之不尽、价廉又洁净的“净零碳排”电力。

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美国能源部长格兰霍姆及负责核安全的副部长赫鲁比周二会在加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室,公布核聚变研究的最新进展。能源部此前已预告会有“重大科学突破”。

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,故被视为有力取代化石燃料和现有核能技术的未来洁净能源。

相关研究目的旨在复制太阳产生能量的核聚变反应,美国科学家自1950年代起已开始研究。

面对全球暖化持续,以至俄军侵乌加剧全球能源价格和通胀飚升,多国更致力研究如何应对,研发建基于更环保的核聚变原理之核能技术,便是其一方向。

不过距离技术能用于商业用途至少还需10年,甚至几十年时间。

法原子能委会:商用仍有很长的路

法国原子能委员会(CEA)项目负责人勒菲伏尔形容核聚变或是“未来世界能源问题的解决方案”,但他警告,“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。”

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。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室承认,旗下以激光为基础的惯性约束聚变装置“国家点火设施”(NIF)最近完成一次成功的实验,研究员正分析结果。

《金融时报》引述3名获悉研究初步结果的消息人士报道,实验室研究员利用“惯性约束聚变”(inertial confinement fusion)技术,即以全球最大的激光射击微小的氢同位素等离子体颗粒,过程生产出2.5兆焦耳(megajoule)能量,比激光耗用的2.1兆焦耳能量高出20%左右。

消息人士指研究员仍在分析数据,但承认实验的能量产出高于预期,导致一些探测仪器损毁,增加分析工作的复杂程度。

有望带来廉价电力

技术研发人员表示,除了带来气候效益外,技术突破还有望可以为贫穷地区带来廉价电力。

不过无论如何,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。

逾30国共建全球最大“人造太阳”
中完成制造关键零件 

核聚变技术被视为解决能源危机和全球暖化的良方,全球多国亦因此积极发展核聚变技术,中国近年也在研发核聚变技术上取得长足发展。

中国目前联同欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度等合共逾30国参与“国际热核聚变实验堆”(ITER)项目,在法国南部建造核聚变反应堆,被视为全球最大的“人造太阳”,参与研发的中核集团核工业西南物理研究院,上月才宣布完成该反应堆首件“增强热负荷(EHF)第一壁”零件。增强热负荷第一壁直接面对芯部1亿摄氏度高温等离子体,是ITER最关键的堆芯部件。

中国本身也另有进行核聚变研究。中核集团建于四川成都的托卡马克装置HL-2M,在今年10月成功令等离子体电流突破100万安培(1兆安)。

多名美国矽谷富豪今年开始都频频推介核能,包括特斯拉和SpaceX创办人马斯克及盖茨,后者更与亚马逊老板贝佐斯等投资在研发核聚变的私企。

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