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1952 年,美國(guó)在太平洋赤道附近的島嶼上引爆氫彈、第一次實(shí)現(xiàn)核聚變,之后科學(xué)家們前赴后繼,想盡一切辦法嘗試控制核聚變,用它發(fā)電 。
核聚變被許多人視為 “終極能源”,理論上 1 克核聚變?nèi)剂厢尫诺哪芰肯喈?dāng)于 10 噸煤炭的,而且不會(huì)排放二氧化碳,也不會(huì)像現(xiàn)在的核裂變發(fā)電站那樣,可能泄漏危害環(huán)境上百年的輻射物質(zhì) 。
之后 70 年,核聚變研究進(jìn)展有限 。科學(xué)家們研究出了讓核聚變的裝置,但每一次實(shí)現(xiàn)可控的核聚變,輸出的能量還沒有輸入的多,以至于長(zhǎng)期以有人調(diào)侃 “人類距離可控核聚變始終都有 30 年” 。
核聚變研究現(xiàn)在有了重要進(jìn)展 。美國(guó)能源部 12 月 13 日宣布,勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在核聚變實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)能量?jī)羰找妫狠敵龅哪芰浚?.15 兆焦)超過了輸入的能量(2.05 兆焦),維持不到 1 秒 。
利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)核聚變的方式是 “慣性約束” 。用消耗 300 兆焦的激光器發(fā)射 192 束激光,迅速轟擊到胡椒粒大小、由氘氚制成的燃料上,將其加熱到 300 萬(wàn)攝氏度,破開燃料表面,創(chuàng)造更高溫、高壓的環(huán)境,讓氘氚中的氫原子融合 , 實(shí)現(xiàn)核聚變 。
這是人類第一次用核聚變實(shí)現(xiàn)能量?jī)羰找?。此前被廣泛認(rèn)可的能量紀(jì)錄還是在 1997 年,歐洲國(guó)家出資建造的核聚變裝置歐洲聯(lián)合環(huán)(JET)的一次實(shí)驗(yàn)中 , 消耗大約 9 度電的能量,產(chǎn)生 6 度電的能量,同樣維持了不到 1 秒 。
想用核聚變發(fā)電還需要更多突破,目前的進(jìn)展都處于實(shí)驗(yàn)室研究階段 , 距離發(fā)電還有非常遠(yuǎn)的距離 。一名 20 年的核聚變研究者告訴我們 , 想利用核聚變發(fā)電,輸出的能量至少要有輸入能量的 5 倍 。目前正在建設(shè)的超大核聚變裝置 ITER(國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆),目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) 10 倍的能量收益,預(yù)計(jì) 2035 年投入運(yùn)營(yíng) 。
歐洲聯(lián)合環(huán)和 ITER 都是用 “磁性約束” 實(shí)現(xiàn)核聚變 , 燃料在類似 “甜甜圈” 真空環(huán)形通道中被微波加熱為等離子體 。環(huán)形通道的每個(gè)方向都被不同形狀的磁性線圈包裹 。線圈通電后形成磁?。?將 1 億攝氏度的等離子體壓縮至一定密度、變成高速螺旋 , 實(shí)現(xiàn)核聚變 。
地球的能源問題愈發(fā)突出 , 加上一些技術(shù)突破,近年來(lái)越來(lái)越多的創(chuàng)業(yè)公司和私營(yíng)資本進(jìn)入核聚變領(lǐng)域 , 大多承諾在 2030 年代實(shí)現(xiàn)核聚變商業(yè)發(fā)電 。它們現(xiàn)在多處于早期階段,還在建裝置,測(cè)試方案是否可行,然后再嘗試怎樣實(shí)現(xiàn)能量正收益 。(賀乾明)
【可控核聚變有了突破,雖然只維持了不到 1 秒】

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