據(jù)讀賣新聞5月19日?qǐng)?bào)道，為實(shí)現(xiàn)有望成為下一代能源的核聚變發(fā)電，日本政府決定大幅擴(kuò)建國(guó)家三大核心研究機(jī)構(gòu)。約100億日元將被用于開發(fā)技術(shù)驗(yàn)證所需設(shè)備，包括檢查發(fā)電設(shè)備耐久性的裝置。政府還計(jì)劃鼓勵(lì)企業(yè)積極運(yùn)用該技術(shù)，助力企業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，并著眼于其商業(yè)化發(fā)展。
核聚變是發(fā)生在太陽內(nèi)部的反應(yīng)，原子核結(jié)合能產(chǎn)生巨大能量。據(jù)稱，一克核聚變?nèi)剂袭a(chǎn)生的能量相當(dāng)于燃燒八噸石油。與涉及核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的核能發(fā)電不同，核聚變失控風(fēng)險(xiǎn)較小，安全性較高。同時(shí)，它作為無碳能源，發(fā)電過程不會(huì)排放二氧化碳，目前世界各地的開發(fā)競(jìng)爭(zhēng)正日益激烈。
依據(jù)反應(yīng)方式差異，核聚變發(fā)電主要有三種方法。在日本，量子與放射科學(xué)技術(shù)研究所(QST)、國(guó)家核聚變科學(xué)研究所、國(guó)家自然科學(xué)研究所和大阪大學(xué)激光工程研究所，在每種方法的開發(fā)中均發(fā)揮核心作用。不過，這些機(jī)構(gòu)目前仍處于實(shí)驗(yàn)階段，尚未具備實(shí)際應(yīng)用前景。
為解決這一問題，日本文部科學(xué)省和內(nèi)閣府將在本財(cái)年斥資約100億日元，擴(kuò)建包括QST的六所村聚變能源實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的三個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)施，加快推進(jìn)各項(xiàng)技術(shù)論證，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。具體而言，將安裝設(shè)施測(cè)試將產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為熱量的設(shè)備的耐久性，還計(jì)劃改進(jìn)加熱燃料的激光照射裝置。
近年來，國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)出眾多致力于實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電商業(yè)化的初創(chuàng)企業(yè)，私人資金也開始進(jìn)入此前由政府主導(dǎo)的研發(fā)領(lǐng)域。尤其在美國(guó)，吸引巨額投資的龍頭企業(yè)發(fā)展迅速。
為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，日本政府將有償向民間企業(yè)開放擴(kuò)建后的核心設(shè)施，用于企業(yè)難以獨(dú)自完成的大型設(shè)備實(shí)驗(yàn)，以及演示維持長(zhǎng)時(shí)間核聚變反應(yīng)所需的技術(shù)。
關(guān)于核聚變發(fā)電，政府將很快修改旨在實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)商業(yè)化的國(guó)家戰(zhàn)略，計(jì)劃將實(shí)現(xiàn)目標(biāo)日期從“2050年左右”提前至“2030年代”。由于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要私營(yíng)部門的力量，核心機(jī)構(gòu)將成為產(chǎn)學(xué)研合作的中心。
近年來，全球參與核聚變發(fā)電開發(fā)的新興企業(yè)不斷增多，日本也涌現(xiàn)出多家此類企業(yè)。擴(kuò)大核心研究機(jī)構(gòu)規(guī)模并向民間開放，旨在將核聚變發(fā)展成為新興產(chǎn)業(yè)，從而在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。
核聚變發(fā)電是先進(jìn)技術(shù)的復(fù)雜組合，控制核聚變反應(yīng)的設(shè)備要求加工精度達(dá)到萬分之一以下，部分部件還需耐幾千度高溫。其發(fā)展需要大規(guī)模資金投入，在美國(guó)，一家旨在2030年代初實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)電的初創(chuàng)公司已籌集超20億美元資金，而日本投資規(guī)模較小，無法自行組裝大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
日本核聚變發(fā)展的傳統(tǒng)重點(diǎn)是國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)，該反應(yīng)堆由日本、美國(guó)、歐洲和其他國(guó)家在法國(guó)建造。然而，由于發(fā)現(xiàn)缺陷，該計(jì)劃被推遲，目前計(jì)劃于2034年開始運(yùn)營(yíng)。
核聚變發(fā)電是將燃料氘或氚加熱到1億度以上，發(fā)生核聚變反應(yīng)，將產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而產(chǎn)生電能。其反應(yīng)堆類型包括利用超高溫等離子體進(jìn)行反應(yīng)的“托卡馬克型”和“螺旋型”，以及用激光加熱燃料的“激光型”。
