日期:2022/12/04 IAE 報導
聚變愛好者認為這種可持續的能源形式最終可能會取代我們所有的核裂變發電站。有許多明顯的好處。/ Fans of fusion suggest this sustainable form of energy may eventually replace all our nuclear fission power stations. There are a number of clear benefits.
他相信核聚變將像工業革命一樣徹底改變世界。 Turrell 更進一步，暗示這種形式的能量最終可能會為最終運送人類進行星際旅行的宇宙飛船提供動力。 “聚變火箭是人類穿越廣闊太空的最大希望，”他告訴英國國家地理雜誌。
融合期貨 / Fusion futures
由於燃料危機目前佔據了英國的頭條新聞，查普曼指出，我們使用當前方法生產的能源最終將變得如此昂貴，以至於政府和私營公司將被迫進一步投資並承擔更多風險來利用核聚變。 他解釋了 JET 的原始投資是如何在 20 世紀 70 年代末全球石油危機之後開始的。 現在，烏克蘭戰爭引發的能源不安全可能被證明是核聚變的類似催化劑。
“能源政策發生在十年的時間框架內，”他補充道。 “世界上任何地方的議會都沒有在十年時間框架內工作，因此，不幸的是，通常刺激能源行動的是對市場的衝擊。”
即使進行了大量投資，仍有非常高的障礙需要克服：燃料性能和反應堆維護等技術挑戰；政治挑戰也是如此，儘管美國人、歐洲人、俄羅斯人、中國人、日本人和澳大利亞人都對這個想法產生了好感。
和英國人一樣。 2021 年 10 月，商業、能源和工業戰略部發布了核聚變戰略。它指出，這種形式的能源將是豐富的、高效的、無碳的、安全的，並且會產生比目前的核電站壽命短得多的放射性廢物。
Arthur Turrell 是倫敦帝國理工學院的前等離子物理學家，也是 2021 年出版的一本書《造星者：核聚變與為地球提供動力的競賽》的作者。他說，“控制聚變產生能量是我們作為一個物種所面臨的最大技術挑戰”。他解釋了聚變反應堆或“星際機器”是如何復雜到難以形容的地步，擁有數千萬個單獨的零件。
那麼核聚變是如何工作的呢？它是輕核聚變形成重核，同時釋放出巨大的能量。這就是像我們的太陽這樣的恆星中間發生的事情，提供驅動宇宙的力量。至關重要的是，它與核裂變相反，核裂變是核電站中使用的過程，當原子核分裂成較小的原子核時會釋放出大量能量。
儘管有太陽，但人類目前正在試驗兩種主要的聚變方法。例如，JET 使用所謂的磁約束聚變：氫的兩種同位素 - 氘和氚 - 被加熱到高達 1.5 億攝氏度的溫度，成為一種稱為等離子體的帶電氣體，它被限制在環形結構中託卡馬克，並用強磁場控制。氘和氚融合在一起產生氦和高速中子，在此過程中釋放出大量能量——每公斤燃料釋放的能量是燃燒化石燃料釋放的能量的 1000 萬倍。正如 Turrell 巧妙地解釋的那樣，相當於一個奧林匹克游泳池的水量的氘氚燃料所含的能量比整個地球一年消耗的能量還要多。
就像核聚變開始獲得力量一樣，那句老話開始失去力量。 世界各地都有普羅米修斯任務的聚變先驅，他們竊取太陽的能量生產過程，並將其複製到地球上。 據估計，目前全世界有 100 多個實驗性聚變反應堆，一些正在建設中，另一些已經在運行。 正如 Turrell 解釋的那樣：“公共和私人、大大小小的明星機器正在起飛。”
僅在英國，就有四個主要設施——目前都在牛津郡：除了 JET，還有託卡馬克能源、First Light Fusion 和 General Fusion。
最終，他們都在努力獲得淨能量增益。問 Turrell 他認為這可能首先發生在哪裡，他的目光被加利福尼亞州的國家點火設施所吸引，在那裡，他們已經實現了 70% 的淨能量增益。他建議他們距離達到 100% 有“一點小調整”。
查普曼樂於參加所有這些比賽。 “這對社區來說都是好事，”他說。 “我們都希望發生核聚變。我們應該嘗試多種不同的選擇。花更多的錢，承擔更多的風險。”
他將這一崇高的努力比作 1960 年代美國和蘇聯之間的太空競賽。 “當肯尼迪發表演講時，令人難以置信的是，七年後，人類將在月球上行走。如果你有真正快速行動和花錢的政治需要，那麼你就能取得令人難以置信的成就。美國在太空競賽上的支出超過 GDP 的 4%。”
聚變愛好者認為這種可持續的能源形式最終可能會取代我們所有的核裂變發電站。有許多明顯的好處。
查普曼同意：“在我的餘生中，我需要的所有燃料就是裝在浴缸裡的水和裝在兩個筆記本電腦電池裡的鋰。 60 年來，這就是我所需要的。”然而，一些批評家指出，地球上的氚供應是不夠的。 ITER 正在探索的一種解決方案是使用他們所謂的繁殖毯從鋰中製造氚。這些將構成反應堆壁的一部分，並導致中子與覆蓋層中的鋰發生反應，從而進一步產生氚。如果可行，發電廠最終可能會在氚方面實現自給自足。
應對恐懼
不可避免地，一提到“核能”這個詞就會讓許多能源消費者感到恐懼。查普曼明白為什麼，但很快反駁了這個想法，強調與裂變相比，聚變幾乎沒有風險。這是第二個明顯的好處。
“在裂變廠中，那裡的燃料足夠兩到三週，”他說。 “如果發生了非常不正常的事情，比如海嘯或地震，這種燃料將持續使用兩到三週。你無法控制它。在核聚變中，機器內部的燃料足夠維持大約十秒鐘，所以如果你想讓它停下來，它就停下來。鍊式反應過程在物理上是不可能的。在我 20 年的職業生涯中，我一直在努力讓這該死的事情繼續下去。”
雖然那些從事核聚變研究的人顯然有偏見，但他們都同意這種形式的能量在一個能源貪婪的世界中將是至關重要的。可再生能源仍將發揮重要作用，但可再生能源可能還不夠。
“我們想讓世界變得更美好，讓每個人都能獲得可持續能源，”查普曼說。 “我們應該盡可能地在任何地方使用可再生能源。但它們並不是在任何地方都有效——例如，如果你無法接觸到陽光或風。核聚變無處不在，燃料也很容易獲得。它停止能源貧困；它給了我們能源平等；這意味著我們不再為能源而戰。這將是一場如此巨大的革命，也是未來能源組合的重要組成部分。”
他相信核聚變將像工業革命一樣徹底改變世界。 Turrell 更進一步，暗示這種形式的能量最終可能會為最終運送人類進行星際旅行的宇宙飛船提供動力。 “聚變火箭是人類穿越廣闊太空的最大希望，”他告訴英國國家地理雜誌。