核聚变能源的一大步,但并不算太大 - 彭博社
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超过40年来,科学家们一直追逐着聚变能源的梦想。希望利用与太阳相同的反应,他们建造了巨型机器并进行了数百次测试。但直到11月9日,他们才最终实验了能够真正点燃发电厂的燃料。在那个星期六晚上,欧洲科学家将氚(一种重氢形式)注入了位于伦敦以西50英里的联合欧洲托卡马克(JET)研究反应堆。就在那一秒钟,反应堆产生了1.7兆瓦的高速中子,足以为600个家庭提供能源。“我们的目标是展示聚变的科学可行性,”JET物理学家卡尔·J·迪茨说。“我们所做的是必要的第一步。”
对于聚变支持者来说,欧洲的实验是个好消息。“这是一个重要的里程碑,”麻省理工学院等离子体聚变中心的物理学家理查德·D·佩特拉索说。但尽管聚变有朝一日可能实现其承诺——一种廉价、丰富的能源来源,产生很少的有害废物——但现在还不要抛售你的石油股票。首先,这个反应仅产生了用于产生它的能量的十分之一。此外,这个实验仅仅证实了科学家们早已预测的结果——将氚添加到过去测试中使用的较轻氢燃料中,能显著加速聚变反应并提高功率输出。这在理论上证明了,聚变原子可以产生与现有核裂变电厂一样多的商业电力。
但这个实验并没有回答许多关键的科学问题。没有答案,研究人员无法达到一个称为点火的关键阶段,即聚变反应产生足够的热量以维持自身进行。例如,一个担忧是,聚变反应堆内部旋转的带电原子汤是否会变得不稳定,从而关闭反应。另一个不确定性是:反应是否会像一些计算所显示的那样加热汤?如果没有,反应将无法维持并达到点火。
JET实验没有使用足够的氚来解决这些疑虑。如果科学家们使用更多的材料,他们的反应堆的墙壁将变得过于放射性,以至于研究人员和技术人员无法在里面工作。JET和普林斯顿大学的一个类似测试反应堆正在建立处理放射性的系统,但下一阶段的实验要到1993年在普林斯顿和1994年在英国才能开始。
即使科学家们克服了所有这些障碍,原型发电厂至少还需要40年(表)。而且聚变推动者承认,按照今天的价格,聚变在经济上无法与煤、石油或裂变反应堆竞争。
这一实验恰逢聚变研究的关键时刻。支持一直不稳定,尤其是在美国。“在过去十年中,我们的进展受到预算的限制,而不是技术问题,”普林斯顿等离子体物理实验室主任罗纳德·C·戴维森说。例如,能源部最近取消了普林斯顿14亿美元的燃烧等离子体实验的雄心勃勃的下一代反应堆计划。
庞大的机器。然而,科学家们决心继续推进。他们呼吁美国、欧洲和日本为国际热核实验反应堆(ITER)承诺超过50亿美元,这是一台庞大的机器,是原型商业反应堆的必要步骤。虽然日本和欧洲的支持仍然强劲,但聚变推动者担心关于反应堆选址的争执可能会 derail 这一努力。因此,关于聚变进展的消息恰逢其时。“为了保持ITER的动力,他们必须展示他们在向前推进,”正在研究一种竞争性聚变能源形式的罗切斯特大学物理学家约翰·M·索雷斯指出。
JET发言人约翰·梅普尔坚称,该实验仅基于科学原因进行规划和安排。尽管如此,他也坦言宣传的价值。“我怀疑这会增加外界对我们工作的信心,”他说。在国会并非如此。工作人员表示,由于结果早已预期,这不会增强对聚变的政治支持。在通往聚变能源的漫长道路上,这一小步远不足以说服各国政府投入数十亿美元来完成这一旅程。
聚变能源的可能时间表
1993-97年 在联合欧洲托卡马克进行大量氚的测试
普林斯顿托卡马克聚变测试反应堆
1992-97年 设计国际热核实验反应堆
(ITER),一台由美国、日本和欧洲共同资助的50亿到60亿美元的机器
1997-2006年 建造ITER
2007-20年 设计原型发电厂
2020-25年 建造原型发电厂
2030年 大规模聚变发电