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許春陽:打造新能源“黑科技”鹏愚,還需各國攜手献汗!

2022-12-15 11:22  來源:環(huán)球時報  瀏覽:  

作者:許春陽-中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院研究員

美國能源部日前宣布旱函,國家點火裝置實現(xiàn)了聚變能量首次超過輸入激光能量准给。這一“里程碑式的成就”引來眾多媒體關(guān)注和報道泄朴。那么,美國這一突破是否能推動聚變能源取得進展露氮,使聚變發(fā)電成為現(xiàn)實?

這次取得突破的國家點火裝置祖灰,實際是美國政府為加深核武器的基礎(chǔ)研究,而投資興建的一座大型慣性約束聚變科研裝置畔规,也是美國推動基礎(chǔ)科學前沿局扶、先進能源技術(shù)的科學重器。

美國科學家早在上世紀60年代就提出了利用激光實現(xiàn)慣性約束聚變的初步構(gòu)思叁扫。美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室?guī)资陙斫ㄔ炝硕鄠€大型激光設(shè)施來推動這方面研究三妈,最高成就是國家點火裝置。原理是將192束紫外線激光束的巨大能量聚集到幾毫米大小的燃料靶腔上莫绣,使其內(nèi)部的氘氚燃料達到極高溫度壓力策见,發(fā)生聚變反應(yīng)镀材。

美國國家點火裝置2009年建成,但運行之初就表明蒜材,實現(xiàn)能量增益——讓產(chǎn)生的能量大于輸入能量——并非易事忍具。美國科學家十多年來一直在改進技術(shù)方案,提升能量產(chǎn)出果派。這次是聚變反應(yīng)釋放能量首次超過激光的能量蓝捌,不過上述能量增益是局部的,從裝置整體考慮則并沒有實現(xiàn)能量增益蟀披。由于激光器本身的效率不高饵朱,裝置產(chǎn)生2.05兆焦耳激光能量,其實耗費了高達322兆焦耳的電力巫碍。因此椰完,這次實驗中聚變反應(yīng)釋放的能量還不足消耗電力的百分之一。

核聚變能源是人類構(gòu)想中未來將替代化石能源的“黑科技”禀舰,其借助輕核聚變反應(yīng)釋放能量辨批,又稱“人造太陽”,其燃料近乎取之不盡握联、用之不竭桦沉,并且更加清潔。聚變裝置的核心要求是將聚變?nèi)剂媳3衷谏蟽|度高溫金闽,實現(xiàn)起來難度極大纯露,一般認為有兩條主要途徑,即慣性約束聚變和磁約束聚變代芜。近年來埠褪,國際聚變技術(shù)研發(fā)再度升溫。但客觀評估大多認為挤庇,聚變發(fā)電的實用化還需要幾十年钞速。

在慣性約束聚變方面,美國國家點火裝置雖取得史無前例的進步嫡秕,但距離實用化仍很遙遠渴语。一是,如前所述昆咽,整個裝置產(chǎn)生的能量遠遠不及消耗的能量遵班。二是,裝置本身是一座科學實驗裝置茧音,并不考慮如何在一次“點火”之后快速進行下一次“點火”有蒲,從而持續(xù)地產(chǎn)生能量,更不能把產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成電力,持續(xù)供給電網(wǎng)冈柑。除美國外衍康,法國的兆焦耳激光裝置、我國的“神光III”主機裝置等也屬同類裝置衔密。

磁約束聚變則往往被認為是聚變發(fā)電實用化更加切實可行的途徑鞍票。最主要的代表是目前正在由35個國家合作在法國建設(shè)的國際熱核聚變實驗堆(ITER)。它歷經(jīng)多年拖延找蝗,目前計劃2035年投入運行岖佛。此外,其他一些大型裝置也取得新的進展渊输,如歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆2022年初連續(xù)5秒內(nèi)產(chǎn)生了59兆焦耳的能量,創(chuàng)下了新的世界紀錄用虚。還有許多新型方案打算利用設(shè)計和技術(shù)創(chuàng)新,避免像ITER項目這樣成本過高奸误、周期過長的問題粤蝎,更快實用化。我國不但是ITER項目的主要參與方袋马,還建成了中國環(huán)流器二號M(HL-2M)等大型實驗裝置初澎,目前是全世界聚變研發(fā)支持力度最大的國家之一。

當前虑凛,全球面臨的氣候碑宴、能源等問題愈發(fā)迫在眉睫,其造成的影響將跨越國界桑谍,解決的難度也前所未有延柠。對于聚變能源這個“黑科技”,美國國家點火裝置距離實用發(fā)電還很遙遠霉囚,ITER項目歷經(jīng)技術(shù)困難、過大的開支和過長的周期匕积,集諸國之力方才有望實現(xiàn)目標盈罐。這顯示出,迎戰(zhàn)最高難度的技術(shù)挑戰(zhàn)闪唆,加快給未來世界打造新型能源盅粪,要求全球各國共同努力。在世界面臨更多動蕩和危機之下擅很,也只有各個國家像得,特別是有經(jīng)濟和技術(shù)實力的主要國家共同攜手,才能解決全人類面臨的種種難題鹅甚,保證人類有一個和平轨醒、安全的未來。

 

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