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核聚變不再是個笑話 已融資40億美元

2022-05-31 13:32  來源:國際能源小數(shù)據(jù)  瀏覽:  

據(jù)CNBC報(bào)道,日本學(xué)生島田大志自2000年開始加州大學(xué)圣地亞哥分校研究生課程學(xué)習(xí)以來一直從事核聚變研究。他目前已經(jīng)是愛達(dá)荷州國家實(shí)驗(yàn)室安全和氚應(yīng)用研究(STAR)設(shè)施的首席科學(xué)家,該實(shí)驗(yàn)室是美國聯(lián)邦政府首屈一指的科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室之一。


在他職業(yè)生涯的早期,核聚變經(jīng)常是笑話的對象,島田一直聽別人說“融合是未來的能量,永遠(yuǎn)是未來的能量”。

但情況正在改變。據(jù)核聚變行業(yè)貿(mào)易協(xié)會(Fusion Industry Association)稱,目前數(shù)十家初創(chuàng)企業(yè)籌得了近40億美元的私人資金。

美國能源部部長Jennifer Granholm稱聚變能源是清潔能源的“圣杯”,有可能在不釋放任何溫室氣體的情況下提供幾乎無限的能源,也不會像核裂變那樣的持久放射性廢物。

有一大群新的年輕科學(xué)家從事核聚變研究工作。島田說,“如果你和這些年輕人交談,他們相信核聚變會成功的。他們有非常積極、樂觀的心態(tài)”。島田和他的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在研究氚的管理,氚是許多聚變初創(chuàng)企業(yè)正在熱衷研究的燃料,希望成為聚變行業(yè)的基礎(chǔ)。

核聚變行業(yè)協(xié)會首席執(zhí)行官Andrew Holland告訴CNBC:“作為政府核聚變商業(yè)化的大膽愿景的一部分,氚處理和生產(chǎn)將是他們科學(xué)研究的關(guān)鍵。”

當(dāng)兩個較輕的原子核被推在一起形成一個較重的原子核,可釋放大量能量時,就是核聚變反應(yīng)。太陽就是這樣產(chǎn)生能量的,但控制地球上的聚變反應(yīng)是一個復(fù)雜而微妙的過程。在許多情況下,聚變反應(yīng)的燃料是氘和氚,它們都是氫的形式,是宇宙中最豐富的元素。氘非常常見,可以在海水中找到。如果在地球上大規(guī)模實(shí)現(xiàn)聚變,一加侖海水將有足夠的氘來制造多達(dá)300加侖的汽油。

然而,氚在地球上并不常見,必須人工生產(chǎn)。島田和他的研究團(tuán)隊(duì)在愛達(dá)荷州愛達(dá)荷瀑布以西55英里處有一個小型氚實(shí)驗(yàn)室,在那里研究如何生產(chǎn)同位素。目前美國使用的大部分氚來自加拿大國家核實(shí)驗(yàn)室。島田說,“但我們真的不能依賴這些供應(yīng),我們必須在運(yùn)行聚變反應(yīng)堆時制造氚。有足夠的氚來支持試點(diǎn)聚變項(xiàng)目和研究,但將其商業(yè)化需要數(shù)百座反應(yīng)堆。這就是為什么我們現(xiàn)在必須投資于氚燃料循環(huán)技術(shù)來制造和回收氚。

氚具有放射性,但與核裂變反應(yīng)堆的燃料不同,氚的放射性衰變采取弱β發(fā)射體的形式。這種類型的輻射可以被幾厘米的水所阻擋。氚的半衰期或半衰期或半放射性物質(zhì)衰變所需的時間約為12年,當(dāng)它衰變時,釋放的產(chǎn)品是氦,而氦不具放射性。相比之下,核裂變反應(yīng)將鈾分裂成碘、銫、鍶、氙和鋇等元素,這些元素本身具有放射性,半衰期從幾天到數(shù)萬年不等。

要發(fā)生聚變反應(yīng),必須將燃料源加熱成等離子體,即物質(zhì)的第四種狀態(tài)。島田說,這些反應(yīng)發(fā)生在異常高的溫度下,高達(dá)1億度,這可能會影響氚進(jìn)入容納等離子體的材料的數(shù)量和速度。

大多數(shù)聚變反應(yīng)容器由一種特殊的不銹鋼制成,內(nèi)部有一層薄薄的鎢,選擇鎢是因?yàn)樗谠刂芷诒碇兴性刂械碾叭芙舛茸畹汀km然愛達(dá)荷州國家實(shí)驗(yàn)室正在研究氚的特性,為蓬勃發(fā)展的核聚變行業(yè)制定安全標(biāo)準(zhǔn),但其核廢料的問題比今天的核裂變反應(yīng)堆小得多。40多年來,美國聯(lián)邦政府一直在研究如何建立一個基于裂變的廢物的永久存儲庫,但尚未找到解決方案。但核聚變不會產(chǎn)生任何長壽命的放射性核廢料,這是聚變反應(yīng)堆相對于裂變反應(yīng)堆的優(yōu)勢之一。

  核聚變  美國
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