美国宣布首次实现核聚变净能量增益,距离商业化还有多远?(5)
2023-04-28 来源:飞速影视
ITER早在1988年启动,预计将实现Q>10,但是施工过程持续延迟,至今未完成。袁岚峰认为,“当这么多国家同时参与,任何一方面的反对都能将这一项目陷入停滞”。根据最新估计,ITER将于2035年启动氘氚反应,不过这也需要绕过一些环保主义者等群体的持续反对。
中国独自建立运行的著名“人造太阳”设施近年持续取得进展,2021年底实现 1056 秒的长脉冲高参数等离子体运行。不过,袁岚峰告诉观察者网,“人造太阳”技术上“无法同时实现核聚变对温度、等离子密度和持续时间”的要求;“人造太阳”所取得的成果,将通过预计2030年代建成的“中国聚变工程实验堆”实现中国的核聚变之梦。
中国“人造太阳”内部
此外,还有美国物理学家1950年代研发的仿星器技术。仿星器技术与托卡马克技术路线大致相似,所需能源少一些、设计参数相对灵活,不过磁场更为复杂,且在托卡马克技术风靡全球后一度遭到冷落,长期没有显著进展。近年,随着托卡马克技术路线遭遇一系列困难,美国等国对仿星器技术重新燃起了一定的兴趣;这也被认为是美国近年威胁撤出ITER的原因之一。
“氢弹”和“锂弹”
氘是氢的一个稳定同位素,丰度为0.0156%,可以直接从水里通过分解等常规工业手段提取。氚具放射性,半衰年为12.43年,因此需要人为“现用现造”;一般生产途径是用中子撞击锂的两个主要同位素(锂-6和锂-7)。目前最常见的生产途径是利用核裂变过程产出的中子触发锂的聚变,不过由于氘氚反应本身也会产生中子,随着未来的持续研发,或许可能实现“产业链闭环”。
相较更出名的核裂变,核聚变产生的核废料一般半衰期极短,即很快就消失,且由于需要极高的温度和压力(核裂变一般只需要几千度,在正常气压下亦可持续),反应堆出现任何意外情况,反应会立刻自动终止,基本不存在核泄漏的风险。两者的碳排放理论上均为零,都被认为是“清洁能源的未来”,不过核聚变由于没有核裂变的负面包袱而相对更受青睐。
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