日期:2022/10/09 IAE
政界人士和領導人在格拉斯哥舉行 COP26 會議，以製定可能緩解氣候危機的政策。 因為對能源的需求正在助長這場危機，所以看著燃燒的太陽並想知道我們是否可以做它所做的事情——即核聚變——可能很誘人。
幾十年來，科學家們一直在努力實現聚變。 然而，實際上這樣做需要克服大量的後勤挑戰。 儘管聚變是一門進展緩慢的科學，但科學家們正在一步步接近實現夢想。
他們在兩種類型的聚變反應堆之間分心。 一種方法變得很大，並試圖在一個房間大小的房間裡引發聚變。 另一個變小，並試圖在針大小的顆粒中做同樣的事情。 但最終，兩者都試圖模仿陽光下發生的事情。
我們的恆星通過融合氫原子產生巨大的熱量和耀眼的光，這些氫原子一起擠壓產生氦和令人難以置信的能量。 這就是聚變研究人員最終想要做的事情：如果我們能在地球上創造出哪怕是一顆恆星的蒼白陰影，那將打開通往大量清潔能源的大門。
這是最有前途的兩種方法。
做大做強
由於其中心的地獄般的條件，太陽可以輕鬆地融合氫原子。 在數千萬度的溫度下，原子克服了電磁力，自然而然地將它們分開。 他們融合。 這種反應不會產生溫室氣體。
在這樣的溫度下，原子非常熱，以至於它們失去電子並變成帶電粒子的滾燙湯，稱為等離子體。 通過施加電場和磁場，科學家們可以操縱和攪拌這種湯。
在地球上製造等離子體是可行的。 但這只是第一步。 接下來，物理學家必須將等離子體壓縮到足夠高的密度。 做到這一點的一種方法是將等離子體放在一個苛刻的磁籠中。 這就是所謂的磁約束聚變。
這種方法最著名的容器是託卡馬克：一個甜甜圈形的腔室，通常與中型房間一樣大。 腔室的牆壁是強大磁鐵的所在地，這些磁鐵有助於聚集等離子體，直到它達到足夠高的密度以進行聚變發射。
聚變長期尋求的目標是一個稱為“點火”的閾值，即反應堆釋放的能量超過啟動它所需的能量——這是使聚變發電廠可行的必要基準。 但是，儘管自 1950 年代以來磁約束聚變就已經存在，但到目前為止，還沒有這樣的反應堆接近這個標記。
但科學家們希望，那個日期可能就在眼前。 正在建設中，坐落在法國南部的山丘上，是世界上最大和最強大的託卡馬克：國際熱核實驗反應堆，或 ITER。 它的託卡馬克裝置將比今天最大的裝置大十倍。 經過十多年的努力，ITER 希望在 2025 年開始運行。它被稱為有史以來最昂貴的科學實驗。
變小
2021 年 8 月，在法國的另一端，另一種反應正在發生。 在加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火設施 (NIF) 中，科學家們宣布他們以如此高的效率進行了聚變，幾乎達到了點火。
NIF的成功實驗中沒有託卡馬克。 相反，NIF 使用一種稱為慣性約束聚變的反應。 這依賴於取一小粒氫燃料，通常是針頭大小，並用強大的衝擊波震動它。 當這些衝擊波沖刷在顆粒上時，它們會將內部的氫氣壓縮並烘烤至足夠高的壓力和溫度，以進行聚變發射。