人類利用核聚變或許能夠解決能源危機問題
據(jù)外媒報道,有些初創(chuàng)公司表示,人類再過五年或許就可以通過“微縮太陽”來獲取無窮無盡的能量了。而所謂的“微縮太陽”指的就是能夠提供充足、低廉且是清潔能源的核聚變反應(yīng)堆。
核聚變指的是原子核的結(jié)合,在這一過程中能夠釋放出大量能量,而這或許能夠幫助人類解決能源危機,太陽的能量也正是這樣來的。并且,核聚變十分清潔,而且相對安全,不會產(chǎn)生任何排放物。
不過,要知道核聚變可以產(chǎn)生大量的能量,但同時很難實現(xiàn),也很難控制。要讓氚原子核與氚原子核結(jié)合在一起,必須是在極大的壓力之下才能完成,這需要耗費大量能量。這比我們目前能夠從核聚變中獲得的能量還要多很多。實現(xiàn)“能量增益”,即獲得的能量大于輸入的能量,這對人類極具誘惑力,但實現(xiàn)的難度很大。
不過,當前這些正在從事核聚變的初創(chuàng)公司表示,這種情況已經(jīng)有所改變。
加拿大初創(chuàng)公司General Fusion總執(zhí)行官克里斯托弗·莫里表示“核聚變正處于一個重大的轉(zhuǎn)折點上”。該公司希望能夠在五年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)規(guī)模的核聚變。
牛津大學(xué)基布爾學(xué)院榮譽教授韋德·艾力森則表示,該設(shè)想背后的科學(xué)原理已經(jīng)得到了證實。主要挑戰(zhàn)在于實踐方面。不過,同時他也表示,具體的時間還無法肯定,不過基本的科學(xué)原理已經(jīng)解決了。目前的挑戰(zhàn)主要在材料方面的技術(shù)問題。
首先,一大挑戰(zhàn)在于,這些公司必須打造出強大到足以容納超高溫等離子體,并且能夠承受極高壓力的容器。英國原子能機構(gòu)總執(zhí)行官伊安·查普曼教授表示,其排氣系統(tǒng)“經(jīng)受的溫度與壓力將于太空飛船重新入軌時差不多”。此外,還需要機器人來維護系統(tǒng),用于自動填料、修復(fù)與燃料儲存系統(tǒng)等。目前,英國原子能機構(gòu)已經(jīng)在牛津附件的卡拉姆科學(xué)中心附近修建新的研究設(shè)施,與業(yè)界共同研發(fā)解決方案。
而牛津郡的Tokamak Energy公司當前正在研究球型托塔馬克,即利用高溫超導(dǎo)體、將等離子體限制在極強磁場中的反應(yīng)堆力。這里的“高溫”是物理概念,指的是相當于零下70攝氏度。
其表示這是目前最成功的托塔馬克。而球型托塔馬克是指一種效率更高的拓撲學(xué)結(jié)構(gòu),因此能夠大大提高反應(yīng)的緊湊度和效率。并且,它的體積比較小,靈活度會更高,成本更為低廉。
此外,美國麻省理工學(xué)院正在與新成立的Commonwealth Fusion Systems公司合作,共同研發(fā)甜甜圈形托塔馬克Sparc。國際熱核實驗反應(yīng)堆也即將在2025年修建完成。眾多的私營企業(yè)正在挑戰(zhàn)國際熱核實驗反應(yīng)堆的地位,而涉及核聚變項目的國家也已經(jīng)多達35個。
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