【全球新視野】美國能在10年內(nèi)實現(xiàn)“核聚變”商業(yè)化？能源專家：先別激動

作者/孫卓

(資料圖片)

美國能源部長格蘭霍姆（Jennifer Granholm）周二（13日）表示，加利福尼亞州勞倫斯利·弗莫爾國家實驗室（LLNL）的科學(xué)家們首次成功制造出了“凈能量增益”的核融合反應(yīng)。

格蘭霍姆表示，科學(xué)家們在實驗中復(fù)制出“僅在恒星與太陽中才能發(fā)現(xiàn)的某種條件”，而這一具有里程碑意義的實驗是向零碳融合能源所邁出的重要一步。

“如果我們能夠推進核融合能源，就可以用它來生產(chǎn)清潔電力、交通燃料、電力業(yè)與重工業(yè)等。” 格蘭霍姆稱。他還表示，美國政府的目標(biāo)是在10年內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)核聚變能源的商業(yè)化。

不過，在當(dāng)天的新聞發(fā)布會上，LLNL實驗室主任布迪勒（Kim Budil）則表示，該技術(shù)可能需要“數(shù)十年”才能實現(xiàn)商業(yè)化。

布迪勒表示，在科學(xué)和技術(shù)方面，該技術(shù)都存在非常顯著的障礙，但布迪勒也表示，如果投資和關(guān)注到位，這個時間表“可以更快一些”。

揭秘里程碑關(guān)鍵詞： “點火”

格蘭霍姆表示，LLNL的科學(xué)家已經(jīng)實現(xiàn)“點火”——也就是一次產(chǎn)生能量大于消耗能量的核聚變反應(yīng)。

“在實驗室中實現(xiàn)聚變點火是人類有史以來最重大的科學(xué)挑戰(zhàn)之一，實現(xiàn)這一目標(biāo)是科學(xué)界、工程界，最重要的是全人類的勝利。”布迪勒當(dāng)天表示。

布迪勒介紹，在這次實驗中，科學(xué)家們向一個被稱為“空腔”的圓柱形目標(biāo)發(fā)射了192束激光，產(chǎn)生了X射線輻射，一個裝有氫的兩種同位素氘和氚的微小金剛石膠囊發(fā)生內(nèi)爆，并釋放出能量。他還表示，該實驗產(chǎn)生了3.15兆焦的聚變能量輸出，超過了用于驅(qū)動它的2.05兆焦能量。根據(jù)參與該項實驗的物理學(xué)家描述，當(dāng)天的實驗可以這樣理解：科學(xué)家們從這個世界上最大的激光束發(fā)射“能量子彈”擊中“目標(biāo)物”，“目標(biāo)物”被點燃后溫度達到了一億攝氏度——比太陽中心的溫度高出10倍。

“在受控的聚變實驗中實現(xiàn)點火是經(jīng)過60多年的全球研究、開發(fā)、工程和實驗取得的。” 美國能源部副部長赫魯比表示。

美媒報道指出，LLNL在2021年8月的一次實驗之后曾公布報告稱，其激光器集群的輸出創(chuàng)下了新的紀(jì)錄。據(jù)《自然》雜志當(dāng)時報道，該反應(yīng)產(chǎn)生了激光發(fā)射所釋放能量的70%。

專家：核聚變清潔能源商業(yè)化仍需幾十年

美媒援引能源專家的觀點表示，實現(xiàn)核聚變的點火過程需要在兩次的激光發(fā)射之間進行非常精準(zhǔn)的計算和技術(shù)維護，每一次的發(fā)射都需要耗費10萬美元以上的成本和數(shù)百個小時的設(shè)計計算，因此，讓這個過程達到商業(yè)化的規(guī)模就需要更復(fù)雜的技術(shù)升級。

“一旦實現(xiàn)效果良好的單次（激光）發(fā)射，就必須進行每秒10次的重復(fù)實驗，這樣才能達到商業(yè)化所需的持續(xù)反應(yīng)?！泵绹茉床康囊幻竽涿墓賳T表示，“這需要每秒發(fā)射10次激光。這并非根本不可能，但從工程學(xué)角度來看，這非常困難。”

“實現(xiàn)（實驗室內(nèi)）的核聚變并非意味著可以直接進入核聚變能源的商業(yè)化?！泵绹茉床肯聦俚钠樟炙诡D等離子體物理實驗室主任考利（Steven Cowley）在4月份白宮舉行的一次核聚變會議上表示，“但是我們有可以做到這一點的工具?！?/p>

麥肯錫公司可持續(xù)能源專家奧萊尼克（Geoff Olynyk）表示，核聚變商業(yè)化的最大障礙可能仍是金錢，因為商業(yè)公司必須證明有一條途徑可以降低核聚變的成本，使其更具有競爭力。

“所有的核聚變公司都在瞄準(zhǔn)這個目標(biāo)，但沒有證據(jù)表明他們中的任何一家都能做到?！?奧萊尼克表示，“第一次的（商業(yè)）演示將非常昂貴?！?/p>

參與LLNL實驗的研究人員也表示，盡管一周前的實驗本身記錄了凈能量增益，核聚變技術(shù)的前景仍然面臨多項挑戰(zhàn)。

“我們的計算表明，激光系統(tǒng)有可能實現(xiàn)數(shù)百兆焦耳的產(chǎn)量，因此，實現(xiàn)產(chǎn)量的目標(biāo)是有途徑的?！辈嫉侠毡硎?，“但我們現(xiàn)在離實現(xiàn)那個目標(biāo)還很遠?！?/p>

美媒報道指出，目前LLNL的點火設(shè)施每天只能進行一次激光發(fā)射，而發(fā)電廠則需要持續(xù)不間斷地生產(chǎn)能量。