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美國能在10年內(nèi)實現(xiàn)“核聚變”商業(yè)化?能源專家:先別激動
2022-12-15 23:26 自考


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作者/孫卓

美國能源部長格蘭霍姆(Jennifer Granholm)周二(13日)表示,加利福尼亞州勞倫斯利·弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家們首次成功制造出了“凈能量增益”的核融合反應。

格蘭霍姆表示,科學家們在實驗中復制出“僅在恒星與太陽中才能發(fā)現(xiàn)的某種條件”,而這一具有里程碑意義的實驗是向零碳融合能源所邁出的重要一步。

“如果我們能夠推進核融合能源,就可以用它來生產(chǎn)清潔電力、交通燃料、電力業(yè)與重工業(yè)等! 格蘭霍姆稱。他還表示,美國政府的目標是在10年內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)核聚變能源的商業(yè)化。

不過,在當天的新聞發(fā)布會上,LLNL實驗室主任布迪勒(Kim Budil)則表示,該技術(shù)可能需要“數(shù)十年”才能實現(xiàn)商業(yè)化。

布迪勒表示,在科學和技術(shù)方面,該技術(shù)都存在非常顯著的障礙,但布迪勒也表示,如果投資和關(guān)注到位,這個時間表“可以更快一些”。

揭秘里程碑關(guān)鍵詞: “點火”

格蘭霍姆表示,LLNL的科學家已經(jīng)實現(xiàn)“點火”——也就是一次產(chǎn)生能量大于消耗能量的核聚變反應。

“在實驗室中實現(xiàn)聚變點火是人類有史以來最重大的科學挑戰(zhàn)之一,實現(xiàn)這一目標是科學界、工程界,最重要的是全人類的勝利!辈嫉侠债斕毂硎。

布迪勒介紹,在這次實驗中,科學家們向一個被稱為“空腔”的圓柱形目標發(fā)射了192束激光,產(chǎn)生了X射線輻射,一個裝有氫的兩種同位素氘和氚的微小金剛石膠囊發(fā)生內(nèi)爆,并釋放出能量。他還表示,該實驗產(chǎn)生了3.15兆焦的聚變能量輸出,超過了用于驅(qū)動它的2.05兆焦能量。根據(jù)參與該項實驗的物理學家描述,當天的實驗可以這樣理解:科學家們從這個世界上最大的激光束發(fā)射“能量子彈”擊中“目標物”,“目標物”被點燃后溫度達到了一億攝氏度——比太陽中心的溫度高出10倍。

“在受控的聚變實驗中實現(xiàn)點火是經(jīng)過60多年的全球研究、開發(fā)、工程和實驗取得的! 美國能源部副部長赫魯比表示。

美媒報道指出,LLNL在2021年8月的一次實驗之后曾公布報告稱,其激光器集群的輸出創(chuàng)下了新的紀錄。據(jù)《自然》雜志當時報道,該反應產(chǎn)生了激光發(fā)射所釋放能量的70%。

專家:核聚變清潔能源商業(yè)化仍需幾十年

美媒援引能源專家的觀點表示,實現(xiàn)核聚變的點火過程需要在兩次的激光發(fā)射之間進行非常精準的計算和技術(shù)維護,每一次的發(fā)射都需要耗費10萬美元以上的成本和數(shù)百個小時的設計計算,因此,讓這個過程達到商業(yè)化的規(guī)模就需要更復雜的技術(shù)升級。

“一旦實現(xiàn)效果良好的單次(激光)發(fā)射,就必須進行每秒10次的重復實驗,這樣才能達到商業(yè)化所需的持續(xù)反應!泵绹茉床康囊幻竽涿墓賳T表示,“這需要每秒發(fā)射10次激光。這并非根本不可能,但從工程學角度來看,這非常困難。”

“實現(xiàn)(實驗室內(nèi))的核聚變并非意味著可以直接進入核聚變能源的商業(yè)化!泵绹茉床肯聦俚钠樟炙诡D等離子體物理實驗室主任考利(Steven Cowley)在4月份白宮舉行的一次核聚變會議上表示,“但是我們有可以做到這一點的工具。”

麥肯錫公司可持續(xù)能源專家奧萊尼克(Geoff Olynyk)表示,核聚變商業(yè)化的最大障礙可能仍是金錢,因為商業(yè)公司必須證明有一條途徑可以降低核聚變的成本,使其更具有競爭力。

“所有的核聚變公司都在瞄準這個目標,但沒有證據(jù)表明他們中的任何一家都能做到! 奧萊尼克表示,“第一次的(商業(yè))演示將非常昂貴。”

參與LLNL實驗的研究人員也表示,盡管一周前的實驗本身記錄了凈能量增益,核聚變技術(shù)的前景仍然面臨多項挑戰(zhàn)。

“我們的計算表明,激光系統(tǒng)有可能實現(xiàn)數(shù)百兆焦耳的產(chǎn)量,因此,實現(xiàn)產(chǎn)量的目標是有途徑的。”布迪勒表示,“但我們現(xiàn)在離實現(xiàn)那個目標還很遠!

美媒報道指出,目前LLNL的點火設施每天只能進行一次激光發(fā)射,而發(fā)電廠則需要持續(xù)不間斷地生產(chǎn)能量。

(責任編輯:崔晨 HX015)

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