經(jīng)過(guò)逾50年的實(shí)驗(yàn),物理學(xué)家們?nèi)涨坝型状伍_(kāi)發(fā)出產(chǎn)能大于耗能的激光核聚變技術(shù)。
今后兩周內(nèi),科學(xué)家們將基于美國(guó)加利福尼亞州的國(guó)家點(diǎn)火裝置(National Ignition Facility,NIF),模擬太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng),利用192個(gè)激光束產(chǎn)生的脈沖,集中照射一顆氫小丸,瞬間發(fā)電500萬(wàn)億瓦。這個(gè)數(shù)字是美國(guó)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)電量的1000倍。
科學(xué)家們還將不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn),力爭(zhēng)明年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能巨大的核反應(yīng)。NIF的主管艾德·莫西(Ed Moses)說(shuō):“希望這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以證明,在激光核聚變反應(yīng)中,我們能做到產(chǎn)能大于消耗。如果實(shí)驗(yàn)成功,公眾會(huì)改變對(duì)核聚變的看法。這是最好的能源——無(wú)碳排放、用之不竭、安全可靠?!盢IF建立之初是為了檢測(cè)熱核武器,但也進(jìn)行核聚變作為和平用途的研究。
核聚變實(shí)驗(yàn)是模擬太陽(yáng)內(nèi)部的核反應(yīng),與核裂變相反,核聚變是原子在高溫高壓下聚合、釋放大量的能量的過(guò)程。
目前,法國(guó)正在進(jìn)行一個(gè)耗資80億英鎊的名為Iter的核聚變項(xiàng)目,計(jì)劃利用磁場(chǎng)產(chǎn)生核聚變,但第一次實(shí)驗(yàn)要等到2022年。英國(guó)牽頭的高能激光項(xiàng)目(HiPER)于2020年將在牛津郡的盧瑟福·阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室(Rutherford Appleton Laboratory, RAL)建一個(gè)核反應(yīng)堆。 該項(xiàng)目的領(lǐng)頭人約翰·克利爾(John Collier)說(shuō):“如果NIF進(jìn)展順利,我們就攻克了一個(gè)難關(guān),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出能量大于消耗能量?!?/P>
下一步就是要制造一個(gè)能產(chǎn)生穩(wěn)定能量的反應(yīng)堆??死麪栒J(rèn)為,NIF的局限在于一個(gè)月大約只能實(shí)驗(yàn)一次。HiPER正著眼于如何把這個(gè)技術(shù)商業(yè)化。
大部分專家認(rèn)為,即使科學(xué)家們能夠馴服核反應(yīng)堆,之后也至少還需要25年,人類才能使用核聚變發(fā)電站來(lái)替代化石燃料發(fā)電。
核聚變發(fā)電站提取海水中的氫原子作為燃料,產(chǎn)生無(wú)碳、幾乎零放射性廢物的電能。上周一些頂尖的科學(xué)家向政府呼吁,如果不對(duì)氣候變化采取措施,人類即將面對(duì)幾十年的戰(zhàn)爭(zhēng)和社會(huì)動(dòng)蕩,以及一個(gè)面目全非的地球。
阿普爾頓RAL實(shí)驗(yàn)室主管邁克·唐納(Mike Dunne)認(rèn)為,政府是時(shí)候投資核聚變能源了。雖然全球范圍內(nèi)大概需要投入100億英鎊,但是每年全球能源市場(chǎng)能收益1.4萬(wàn)億英鎊的價(jià)值。
NIF的實(shí)驗(yàn)也存在爭(zhēng)議。這個(gè)裝置的主要目的是在無(wú)放射性塵降物的情況下測(cè)試武器,而這違反了禁止核試驗(yàn)條約。有人擔(dān)心美國(guó)軍隊(duì)利用NIF研制新型核武器,但NIF的一名發(fā)言人已經(jīng)否認(rèn)了這個(gè)猜測(cè)。
目前參加核聚變實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的除了NIF、Iter、HiPER,還有歐洲聯(lián)營(yíng)環(huán)形托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置(Joint European Torus)。