核融合:未來可替代能源問題的終結者?(圖)


2018年10月10日,工人們在法國南部的國際熱核實驗反應爐建築工地內安裝托卡馬克。
2018年10月10日,工人們在法國南部的國際熱核實驗反應爐建築工地內安裝托卡馬克。(圖片來源:CHRISTOPHE SIMON/AFP/Getty Images)

【看中國2018年11月21日訊】(看中國記者路克編譯)如果人類不能找到可持續使用的替代能源,那麼對地球上的很多人來說前景是黯淡的,水和糧食的短缺會導致飢荒和戰爭。據BBC報導,一些初創企業表示,我們距離用「微型太陽」提供無限電力還有五年時間,這種利用核融合反應爐的技術可以提供豐富,廉價和清潔的能源

核融合一直被認為是解決這個問題的答案。但用業界的一句開玩笑的說法,它總是會在「未來的三十年才實現」。

現在有幾家初創公司表示,他們可以很快達成商業現實。

什麼是核融合?

核融合是原子核合併釋放大量能量,它有可能解決我們的能源危機。

這也是太陽提供動力的方式,乾淨,安全,沒有污染排放。

但要使氘和氚發生聚變需極高溫度和能量,之前的技術一直難以實現。

要達到「能量增益」,並使獲得比投入更多能量,這一直是令人著迷而又難以捉摸的技術難題。

但目前,核融合的初創企業稱,這一現狀得到了改善。

加拿大公司General Fusion的首席執行官克里斯托弗.莫裡(Christofer Mowry)表示,該公司計畫在未來五年內展示商業規模的核融合。「這是核融合科學的成熟與21世紀增強技術(如增材製造和高溫超導體)出現相結合的時刻。實現核融合不再需要等30年,」莫利說。

牛津大學肯布爾學院物理學榮譽教授韋德.艾利森(Wade Allison)表示,這一理念背後的科學已得到證實,但挑戰則更為實際。

「基礎科學已經解決,問題是與材料有關的技術問題,」艾利森教授說。

為什麼這麼難?

一個主要的挑戰是如何建立一個足夠強大的構造,來容納發生核融合反應的極度高溫,極大壓力的環境。

英國原子能管理局(UKAEA)首席執行官Ian Chapman教授表示,排氣系統將「必須承受與太空船重返軌道所經歷的熱量和動力水平相似的水平」。

還需要機器人維護系統,以及用於產生,回收和儲存燃料的系統。

目前有什麼改變?

一些私營能源公司認為,他們正在通過使用新材料和新技術更快地克服這些實際挑戰。

總部位於牛津郡的托卡馬克能源公司正致力於研究球形托卡馬克(一種利用磁約束來實現磁約束聚變的環性容器),它們使用高溫超導體(HTS)在非常強的磁場中容納電漿體。

球形托卡馬克是一種效率更高的構造,可以大大提高其緊湊性和效率。它更小,更靈活,而且構建成本也更低。

到目前為止,該公司已經建造了三個托卡馬克。其中第三個是ST40,由30毫米不鏽鋼和HTS磁鐵製成。今年6月它的電漿體溫度超過了1500萬攝氏度,比太陽的核心溫度更高。

該公司希望在明年夏天達到1億攝氏度,而中國科學家本月已宣布取得的這樣的成就。

該公司希望到2022年能夠獲得能量增益,並在2030年之前為電網供電。

與此同時,在美國麻省理工學院正在與新成立的英聯邦融合系統(CFS)合作開發Sparc,這是一種環形托卡馬克,其磁場約束著熱電漿體。

它由蓋茨、貝索斯、布隆伯格和其他億萬富翁領導的基金Breakthrough Energy Ventures提供資金,該團隊希望開發小到足以在工廠內建造並運送到現場組裝的聚變反應爐。


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