日期:[2023年04月14日] -- 智慧生活报 -- 版次:[A4]

“人造太阳”照亮地球还要多久?

  2022年10月,我国新一代托卡马克装置(HL-2M)等离子体电流突破100万安培 (1兆安),创造了我国可控核聚变装置运行新纪录。
  中核集团核工业西南物理研究院供图
  2022年12月13日23时,美国能源部宣布,其下属劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的一个团队12月5日在国家点火设施(以下简称NIF)进行了历史上第一次可控核聚变实验,实现了“核聚变点火”,该反应产生的能量超过所消耗的能量,获得了“能量净增益”(Q>1)。
  这是有史以来第一次,人类实现了核聚变反应的净能量增益。
  伦敦帝国理工学院惯性聚变研究中心联合主任杰里米·奇滕登(Jeremy Chittenden)评价称,这是一件大事,但仅“相当于烧开10壶水”的水平,为了使这项技术能够发挥发电站的作用,还需要多得多的能源。
  尽管因此欢呼人类离实现可控核聚变商用又进一大步还为时尚早,但该事件再次引发人们对核聚变的关注。
  与此同时,核聚变工业协会(FIA)一项统计显示,全球有超过30家公司正在致力于实现核聚变的商业化,目前这些公司已共计获得了超过50亿美元的融资。
  持续的重大技术突破,日益活跃的资本活动,“人造太阳”持续升温。“人类距离实现可控核聚变永远还有30年”的段子会被改写吗?
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终极能源不易得
  核聚变被称为清洁能源的“圣杯”。它是模仿太阳的原理,使两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核,结合期间释放出大量能量。与化石能源相比,核聚变反应不排放二氧化碳,与目前广泛应用的核能(核裂变)相比,核聚变既不会产生核废料,辐射也极小。
  如果能够制造一个“人造太阳”用来发电,人类就能够彻底实现能源自由。
  上世纪末,国际能源署给能源领域的2000个科学家发了一份调查问卷,其中一个问题是“人类的终极能源是什么”。最终,约20%的人写了“可再生能源”,剩下近80%的回答,都是“核聚变”。
  但这条路不好走。
  在核裂变的方向上,人类研究出了原子弹;在核聚变的方向上,氢弹得以诞生。原子弹试爆成功9年后,人类就掌控了核裂变的能量,并用于发电。而人类自1952年第一颗氢弹试爆成功开始,就踏上了可控核聚变的研究之路,可直到70年后的今天,依然无法掌控这种巨大的能量之源。
  难在“可控”二字。具体来说,科学家需要在实验室环境内创造出像太阳那样的极高温、高压的环境,才能让燃料加热到离子化产生聚变。如何让等离子体加热到1亿度呢?地球上最耐热的金属几千度就熔化了,用什么容器能将核聚变几万个几千度的等离子体“装住”?又如何让这高温的等离子体发出电来呢?这些都是可控核聚变需要解决的难题。
  因为太难,在科学家们的预言中,距离实现可控核聚变永远“还要30年”。 (下转05版)