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“人造太陽”商業化之路仍很漫長
http://www.CRNTT.com   2022-12-22 16:18:50


  中評社北京12月22日電/據中國經濟網報道,長期以來,可控核聚變被認為是“人類的終極能源”。近日,美國能源部宣布,科研人員在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室實現了核聚變“點火”,即核聚變實驗中產生的能量多於用於驅動核聚變的激光能量。美能源部稱這一“重大科學突破”將為國防及清潔能源未來發展奠定基礎。據此,有觀點認為,“可控核聚變很快就能商業化”“風電、光伏等新能源即將被核聚變替代”。實際上,從這次實驗到核聚變商業化的路途仍很漫長。

  為何說核聚變技術對人類至關重要?我們都知道“萬物生長靠太陽”,地球上埋藏的煤炭、石油等化石能源實質上也是遠古生物儲存的太陽能,水能、風能、生物質能等可再生能源同樣是通過太陽能轉化而來,而太陽的能量正是來源於核聚變。簡單說,核聚變就是兩個輕原子在高溫高壓的環境下相撞,聚合成一個重原子,在反應過程中會產生質量損失。根據愛因斯坦標志性的質能方程,能量等於質量乘以光速的平方,由於光速值巨大,即使較小的質量損失也會轉化為巨大的能量爆發出來。

  如果可以駕馭核聚變的能量,人類文明有望進入一個全新的發展階段。當前,人類已經掌握了可控核裂變技術,在核裂變中一個原子會分裂成更小的粒子并放出能量,已經廣泛應用的核能發電就是利用的這一技術。跟裂變相比,核聚變擁有更多優勢:作為核聚變原料,氘在地球上的含量相當豐富,易於提取。根據國際原子能機構統計,地球上的氘產生的聚變能量够人類使用900億年。同時,可控核聚變能在自然條件下穩定反應,簡單可控,具備本質安全。核聚變反應過程中幾乎不產生輻射,核廢料也幾乎沒有放射性,不存在核洩漏的風險。

  更重要的是,核聚變釋放的能量是核裂變的數倍。理論上,只需要幾克氘和氚的混合反應物,就有可能產生上萬億焦耳的能量,這相當於一個普通人一生所需的能量。如果我們可以模擬這個反應過程,實現“人造太陽”,便可一勞永逸解決能源問題。單從技術上而言,人類很早就實現了核聚變,氫彈就是不可控的聚變反應。盡管如此,在此後70年的時間內,人類在可控核聚變方面卻始終進展緩慢。其中最大的難題是如何控制和約束核聚變反應,因為核聚變需要在極高的溫度和壓力條件下才能進行,而地球上尚沒有任何化學物質能够達到要求。

  當前可控核聚變主要分為兩條技術路徑。其中之一是高功率激光作為驅動器的慣性約束核聚變,代表就是美國國家點火裝置。不可否認,美國裝置此次“點火”從科學層面上證明了可控核聚變有望為人類提供能量來源,而不只是一個耗電器。但其離商業化運用還有很大距離,其產生的能量僅相當於燃燒一小堆木柴,也無法做到連續輸出能量,如果計算整個系統能量消耗,仍舊遠大於裝置產出的能量。對於規模化能源生產,這種試驗并無重大意義。 


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