圖片來源：Ken Filar/MIT
核聚變供能的夢想或許到了破曉前的黎明。麻省理工學(xué)院的科學(xué)家宣布，他們與私人公司Commonwealth Fusion Systems（CFS）合作，將在15年內(nèi)讓核聚變從一項昂貴的科學(xué)實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可行的商業(yè)能源。
撰文 | Hannah Devlin
翻譯 | 王景鵬
編輯 | 吳非
CFS已經(jīng)獲得了意大利能源公司埃尼（Eni） 5000萬美元的投資，該公司的首席執(zhí)行官Bob Mumgaard表示:“該項目的初衷是及時開發(fā)出有效的能源來應(yīng)對氣候變化。我們相信，我們擁有足夠的技術(shù)、速度和規(guī)模，在15年內(nèi)用上無碳核聚變能源?！?/span>
作為零碳排放的能源，核聚變具有廣闊的前景。但問題是，到目前為止，所有的核聚變實驗所能產(chǎn)生的能量十分有限，無法用于工業(yè)化發(fā)電。數(shù)十年來，在核聚變領(lǐng)域，令人失望的結(jié)果不斷積累。這讓不少人認(rèn)為，“核聚變是未來能源”只是一句笑話。
目前，多數(shù)報道認(rèn)為核聚變發(fā)電有望在30年內(nèi)實現(xiàn)，但來自麻省理工學(xué)院的團隊相信，通過使用新型超導(dǎo)材料生產(chǎn)聚變反應(yīng)堆中的超強磁鐵，他們可以將時間減半。
加拿大約克大學(xué)的等離子體物理學(xué)家Howard Wilson參與的是另一項核聚變研究，他說：“這個項目最激動人心的部分是高場磁體?！?/span>
聚變的基本概念是將較清的元素聚合為更重的元素。當(dāng)氫原子在承受足夠高的壓力時,它們的原子核聚合在一起，形成氦原子,并在這一過程中釋放大量能量。然而，這一過程僅在極端溫度為數(shù)億攝氏度時產(chǎn)生凈能量，而這一溫度比太陽中心還熱，任何固體材料都難以承受。
為了解決這個問題，科學(xué)家使用強磁場來承載熱等離子體（一種亞原子粒子的氣態(tài)湯），以阻止它與環(huán)形腔室的任何部分接觸。
最新推出的超導(dǎo)材料——一種涂有釔鋇銅氧（YBCO）的鋼條，可以讓科學(xué)家生產(chǎn)體積更小、能量更強的磁鐵，這或?qū)p少聚變反應(yīng)啟動所需的能量。Wilson說：“磁場越強，束縛住核聚變?nèi)剂暇透菀住薄?/span>
計劃中的聚變實驗名為Sparc，要比法國目前正在建造的國際熱核聚變實驗堆項目小得多——體積大約只有后者的1/65。
實驗反應(yīng)堆設(shè)計生產(chǎn)約100MW的熱量。它將以大約10秒的脈沖形式產(chǎn)生能量，功率與一個小城市的耗電量相近?？茖W(xué)家預(yù)計產(chǎn)生的能量將超過加熱等離子體的能量的兩倍，從而實現(xiàn)最終的技術(shù)里程碑：聚變的凈能量為正值。
Wilson教授對于聚變能源實現(xiàn)的時間很謹(jǐn)慎，他表示盡管該項目令人激動，但他不認(rèn)為這一目標(biāo)能在15年內(nèi)實現(xiàn)。
核聚變擁有其他能源無法比擬的優(yōu)勢。與化石燃料以及核裂變反應(yīng)以鈾為燃料不同，氫從來不會短缺。聚變反應(yīng)不會產(chǎn)生溫室氣體，也不會像傳統(tǒng)的核裂變反應(yīng)一樣產(chǎn)生危險的放射性廢料。
麻省理工學(xué)院主管研究的副校長Maria Zuber表示，聚變的發(fā)展將在應(yīng)對氣候變化上有明顯的先進性?！斑@則新聞的核心是一個偉大的想法——一種實現(xiàn)核聚變凈能量為正值的可行、可靠方法，”她說，“如果我們成功，全世界的能源系統(tǒng)都將會轉(zhuǎn)型。我們對此十分期待?！?/span>
原文鏈接：
https://www.theguardian.com/environment/2018/mar/09/nuclear-fusion-on-brink-of-being-realised-say-mit-scientists
