核聚变离商业化应用仍需几十年


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美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的这次核聚变释放出的能量相当于0.875度电 , 可以给一个使用4000毫安时电池的手机充电40次
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【核聚变离商业化应用仍需几十年】美国国家核安全管理局副局长Marvin Adams在新闻发布会上发言
文 | 韩舒淋 江帆
编辑 | 马克
当地时间12月13日,在经过一天的预热之后,美国能源部 (DOE) 、美国国家核安全管理局 (NNSA) 、美国劳伦斯·利弗莫尔 (LLNL) 国家实验室联合举办新闻发布会,宣布在12月5日的一次实验中,首次实现了聚变能量超过输入能量,聚变反应的能量增益 (Q) 大于1 。
具体而言,这次反应通过激光器输入了2.05兆焦耳能量,引发聚变反应释放了3.15兆焦耳能量 , Q达到1.54 。这是人类历史上首次在受控核聚变实验中实现这一成就 , 对于受控核聚变研究而言是一个重要里程碑,该消息也引发了广泛关注 。但这一技术要走向商业化,变成成熟的发电技术,依然还十分遥远 。换言之,在可见的未来,它还不会对人类应对气候变化问题带来实际贡献 。
美国能源部部长詹妮弗·格兰霍姆在当天的发布会上称,这是21世纪最重要的科学成就之一 。她还在发布会上强调,这有助于美国在没有核试验的情况下维持核威慑 。
劳伦斯·利弗莫尔实验室的聚变装置采用的是惯性约束核聚变技术路线,利用高功率激光来驱动核聚变 , 其装置名为“国家点火装置” (NIF) ,占地三个橄榄球场大?。?是全球最大的激光装置 。惯性约束核聚变也是当前人类进行受控核聚变研究的两种技术路线之一 。
另一种主流技术路线是磁约束核聚变 , 也是参与国家更多、研究更广泛技术路线,一般通过建设环形的托卡马克装置,通过磁场来约束等离子体,实现受控核聚变 。
聚变由于其发生原理和恒星内部的反应类似,受控核聚变也被称作“人造太阳”,数十年来一直是人类追求的终极能源解决方案 。目前主流的技术方案中,一般使用氢的同位素氘、氚作为燃料,发生核融合反应,产生出氦和中子 , 并释放出能量 。
当前的核电站以铀为主要燃料,通过核裂变反应来产生能量 。相比核裂变,核聚变产生的核废料半衰期短,安全性高,燃料来源充足,并且同样不会产生碳排放 。但受控核聚变的技术和工程都还面临许多挑战 , 技术可行性和经济可行性都还需要漫长的探索过程,因而也常被戏言为“永远要50年”才能实现的技术 。
中核集团聚变堆技术首席专家、核工业西南物理研究院原院长段旭如对《财经十一人》表示,从聚变研究角度来说,利弗莫尔实验室的成就是一个重大突破,实现能量增益超过1很不容易,磁约束核聚变和惯性约束核聚变研究都在追求这一目标 。以后聚变要实现能源利用,增益因子要比1大很多,但第一步重要突破就是要大于1 。
中核集团下属的核工业西南物理研究院位于成都,目前运行有磁约束核聚变研究装置中国环流器二号A (HL-2A) 和中国环流二号M (HL-2M)  , 与位于合肥的中科院合肥研究院等离子体所的东方超环(EAST)装置 , 是我国主要的磁约束核聚变研究装置 。

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