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  世界正朝核聚变商业化昂首迈进!

  【Oil Price网4月10日报道】

  “国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,以下简称ITER)计划”是目前全球规模最大的核聚变科研合作项目。该项目由七方成员共同出资推进:欧盟、中国、印度、日本、俄罗斯、韩国和美国;同时,英国和瑞士则通过欧洲原子能共同体(The European Atomic Energy Community, 以下简称Euratom)参与其中。也就是说,ITER项目涉及35个成员国,涵盖世界近一半人口,经济总量高达全球GDP的85%。

  ITER项目建于法国南部的圣波莱迪朗克(Saint Paul-lez-Durance),占地42公顷,约有60个足场那么大。去年,大型托卡马克(Tokamak)环形装置已在此正式动工。

  

  当前,人类仍普遍通过原子裂变来利用核能,而作为太阳的能量来源,原子聚变则能释放出较前者高出数倍的能量。同时,核聚变过程既不会排放温室气体,也无需使用会产生放射性废物的燃料,还不用费力进行额外的设施维护。因此,如果善加利用,核聚变既有益于规避核能对人类健康的威胁,还能减轻纳税人为维护核反应设备而负担的财政压力,可谓一举多得。

  如今,实现核聚变已不是什么新鲜事,但在此前的一系列实验中,核能发生聚变所消耗的能量往往远超过其产出,从而无法大规模应用。为推进核聚变商业化,人类已进行过多番有益尝试,而ITER项目正是其中成果最显著的项目之一。

  此前,核聚变一直被看作发展清洁能源的终极理想。但正如字面意思一样,尽管其令人梦寐以求,但核聚变商业化几乎难以实现。截至目前,包括ITER在内的相关项目已在这个可能改变世界的技术上投入了数百亿美元,但一系列尝试证明,至少目前,实现能源本身的净零排放仍可望而不可及。

  不过,近日一项研究利用核聚变模型实现了净电力(即电力的自发自用),但其与ITER项目却大相径庭。该研究的突破性成果表明,大型项目或许不是核聚变研究的突破口,而小型项目才是关键所在。

  不久前,加州圣地亚哥通用原子公司DIII-D国家聚变装置的研究人员发表了一篇核聚变的相关论文。文章指出,他们研制的新型“紧凑核聚变装置”使托卡马克实现了体积小、高性能、自持式配置,通过等离子体内部加压供能,可以在计入能源成本的情况下实现200兆瓦(MW)的净电力。

  

  上述研究表明,加压等离子体组件是关键所在。本周,美国科技类杂志《大众机械》发布报道称,高密度等离子体的应用“可以减少托卡马克反应堆本身的能耗,同时增加其能量输出,这意味着同样的成本投入能换取更多的能量”。用科学家们自己的话来说,“这种以物理学为基础的方法为核反应堆的优化提供了新见解。尤其是高密度等离子体可以提高聚变效能,并实现“靴带电流”自驱,从而降低电驱需求,在体积更为小巧的装置中实现高压和净电力。”

  

  目前,核聚变工厂所能达到的最佳产能比例仅为能源消耗量的67%,而如果一切能按计划顺利推进,DIII-D将成为首个实现核聚变产能超过反应本身耗能的发电设施,这一成就可谓震古烁今。

  不过,尽管我们在核聚变领域取得了重大突破,但要真正实现其商业化仍道阻且长。DIII-D模型前景广阔,但一切仍处于理论层面。要知道,它不只是一个蓝图,更要成为未来研究和建模的范例。据《大众机械》报道,“传统的托卡马克反应堆要产生净电力至少还需要9到14年的时间,而加压托卡马克则需要更久。”在那之前,哪种形式的核聚变成效最显著还尚未可知,哪个项目将占据主导地位也未盖棺定论。不过,无论最后结果如何,只要能切实朝核聚变商业化昂首前进,我们就都是赢家。

  
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