經過逾50年的實驗,物理學家們日前有望首次開發出產能大于耗能的激光核聚變技術。
今后兩周內,科學家們將基于美國加利福尼亞州的國家點火裝置(National Ignition Facility,NIF),模擬太陽內部的核聚變反應,利用192個激光束產生的脈沖,集中照射一顆氫小丸,瞬間發電500萬億瓦。這個數字是美國國家電網發電量的1000倍。
科學家們還將不斷改進實驗,力爭明年實現產能巨大的核反應。NIF的主管艾德·莫西(Ed Moses)說:“希望這個實驗可以證明,在激光核聚變反應中,我們能做到產能大于消耗。如果實驗成功,公眾會改變對核聚變的看法。這是最好的能源——無碳排放、用之不竭、安全可靠。”NIF建立之初是為了檢測熱核武器,但也進行核聚變作為和平用途的研究。
核聚變實驗是模擬太陽內部的核反應,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程。
目前,法國正在進行一個耗資80億英鎊的名為Iter的核聚變項目,計劃利用磁場產生核聚變,但第一次實驗要等到2022年。英國牽頭的高能激光項目(HiPER)于2020年將在牛津郡的盧瑟福·阿普爾頓實驗室(Rutherford Appleton Laboratory, RAL)建一個核反應堆。 該項目的領頭人約翰·克利爾(John Collier)說:“如果NIF進展順利,我們就攻克了一個難關,實現產出能量大于消耗能量。”
下一步就是要制造一個能產生穩定能量的反應堆。克利爾認為,NIF的局限在于一個月大約只能實驗一次。HiPER正著眼于如何把這個技術商業化。
大部分專家認為,即使科學家們能夠馴服核反應堆,之后也至少還需要25年,人類才能使用核聚變發電站來替代化石燃料發電。
核聚變發電站提取海水中的氫原子作為燃料,產生無碳、幾乎零放射性廢物的電能。上周一些頂尖的科學家向政府呼吁,如果不對氣候變化采取措施,人類即將面對幾十年的戰爭和社會動蕩,以及一個面目全非的地球。
阿普爾頓RAL實驗室主管邁克·唐納(Mike Dunne)認為,政府是時候投資核聚變能源了。雖然全球范圍內大概需要投入100億英鎊,但是每年全球能源市場能收益1.4萬億英鎊的價值。
NIF的實驗也存在爭議。這個裝置的主要目的是在無放射性塵降物的情況下測試武器,而這違反了禁止核試驗條約。有人擔心美國軍隊利用NIF研制新型核武器,但NIF的一名發言人已經否認了這個猜測。
目前參加核聚變實驗競賽的除了NIF、Iter、HiPER,還有歐洲聯營環形托卡馬克實驗裝置(Joint European Torus)。