耗費巨額資金 核聚變技術(shù)進(jìn)展緩慢

2016/12/12 15:17:26

幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直希望在未來(lái)，核聚變技術(shù)能給人類(lèi)帶來(lái)無(wú)限且廉價(jià)清潔的電力。但截止目前為止，可控核聚變的實(shí)現似乎還是舉步維艱、遙遙無(wú)期。

歐洲聯(lián)營(yíng)環(huán)形托卡馬克裝置

英國卡拉姆(Culham)聚變能研究中心首席教授史蒂夫-考利(SteveCowley)多年來(lái)從事著(zhù)該領(lǐng)域的研究，在日前進(jìn)行的一次試驗中，可控核聚變持續時(shí)間接近1秒。

在回答人類(lèi)面臨的最緊迫的科學(xué)挑戰時(shí)，英國的斯蒂芬-霍金(StephenHawking)教授和布萊恩-考克斯(BrianCox)教授都認為，人們應利用核聚變生產(chǎn)電力，因為核聚變是一種近乎無(wú)限的能源來(lái)源，不會(huì )產(chǎn)生污染，成本低廉，能夠為未來(lái)人類(lèi)發(fā)展提供動(dòng)力�？伎怂贡硎�，盡快讓核聚變技術(shù)實(shí)現商業(yè)化是一種“道德責任”，如果沒(méi)有該技術(shù)，人類(lèi)將在本世紀末遇到“非常棘手的麻煩”。

半個(gè)多世紀以來(lái)，全世界的科學(xué)家一直在孜孜不倦地研究著(zhù)核聚變技術(shù)，但在可控核聚變技術(shù)的商業(yè)化過(guò)程中，即使投入了大量的研究力量和資金，該研究似乎總是停滯不前。

考利每天都能感受到科研的困難。然而，最近發(fā)生的事情又讓科學(xué)家們的壓力倍增：國際氣候變化談判陷入僵局;提高可再生能源產(chǎn)量的目標不切實(shí)際;日本福島核危機給核裂變技術(shù)的未來(lái)蒙上巨大的陰影;出于安全考慮，德國和意大利決定不再支持核電的發(fā)展。

但考利依舊比較樂(lè )觀(guān)。他相信，在2014年至2015年聚變研究中心將會(huì )創(chuàng )造新的記錄。1997年，位于卡拉姆的歐洲聯(lián)營(yíng)環(huán)形托卡馬克裝置(即歐洲聯(lián)合核聚變試驗環(huán)狀裝置計劃)的可控核聚變時(shí)間達到了2秒，以25兆瓦的輸入功率獲得了16兆瓦的聚變能，這目前聚變的最好記錄。核聚變技術(shù)要實(shí)現商業(yè)化，其需要提供近10倍的功率增益。

考利表示，技術(shù)飛躍目前的困難是找到一種能夠抵御托卡馬克裝置內中子轟擊的材料，但要實(shí)現這一點(diǎn)，所需要的電力成本驚人。

去年，位于法國的國際熱核聚變實(shí)驗堆開(kāi)始動(dòng)工興建。該計劃耗資150億歐元，由歐盟、美國、中國、印度、韓國、俄羅斯在內的國際聯(lián)盟資助。實(shí)驗堆將示范核聚變技術(shù)的商業(yè)可行性，計劃使可控核聚變時(shí)間達到一小時(shí)，實(shí)現10倍的功率增益。(1歐元約合9.21元人民幣)

然而，上述計劃的預計成本急劇飆升，歐洲各國對此表示擔憂(yōu)，要求控制預算。另外，一些環(huán)保組織也反對該計劃，認為這筆巨額資金可以用于資助海上風(fēng)電的發(fā)展。不僅如此，一些等離子物理學(xué)家認為，國際熱核聚變實(shí)驗堆的設計存在缺陷，替代設計能夠以更低的成本產(chǎn)生更好的效果。

《歐洲聚變開(kāi)發(fā)協(xié)議》組織負責人弗朗切斯科-羅馬內利(FrancescoRomanelli)表示，巨額投資確屬必要，核聚變技術(shù)未來(lái)回報非常誘人。該技術(shù)不會(huì )產(chǎn)生溫室氣體，本質(zhì)上是安全的，不會(huì )給子孫后代留下負擔。而且聚變燃料幾乎無(wú)限，以目前的能源消耗量來(lái)計算，單靠海水實(shí)現的核聚變就可以滿(mǎn)足人類(lèi)3000萬(wàn)年的能源需求。

羅馬內利還表示，核聚變的另一個(gè)好處是非常安全，可控核聚變發(fā)電裝置可以設置在電力需求量最大的城市中心區域，海嘯、地震或炸彈襲擊對核聚變裝置產(chǎn)生的損害僅是結構性的，與核裂變不同，如果受到干擾，核聚變反應會(huì )立即停止。

考利認為，核聚變技術(shù)潛力雖然巨大，但要實(shí)現商業(yè)化，至少需要30年的時(shí)間。他預計，到2100年該技術(shù)將可以提供人類(lèi)能源需求的20%到25%。而羅馬內利的預測則更為樂(lè )觀(guān)，他認為屆時(shí)人類(lèi)至少一半的能源需求將由核聚變技術(shù)提供。