耗費巨額資金 核聚變技術進展緩慢

2016/12/12 15:17:26

幾十年來，科學家們一直希望在未來，核聚變技術能給人類帶來無限且廉價清潔的電力。但截止目前為止，可控核聚變的實現似乎還是舉步維艱、遙遙無期。

歐洲聯營環形托卡馬克裝置

英國卡拉姆(Culham)聚變能研究中心首席教授史蒂夫-考利(SteveCowley)多年來從事著該領域的研究，在日前進行的一次試驗中，可控核聚變持續時間接近1秒。

在回答人類面臨的最緊迫的科學挑戰時，英國的斯蒂芬-霍金(StephenHawking)教授和布萊恩-考克斯(BrianCox)教授都認為，人們應利用核聚變生產電力，因為核聚變是一種近乎無限的能源來源，不會產生污染，成本低廉，能夠為未來人類發展提供動力。考克斯表示，盡快讓核聚變技術實現商業化是一種“道德責任”，如果沒有該技術，人類將在本世紀末遇到“非常棘手的麻煩”。

半個多世紀以來，全世界的科學家一直在孜孜不倦地研究著核聚變技術，但在可控核聚變技術的商業化過程中，即使投入了大量的研究力量和資金，該研究似乎總是停滯不前。

考利每天都能感受到科研的困難。然而，最近發生的事情又讓科學家們的壓力倍增：國際氣候變化談判陷入僵局;提高可再生能源產量的目標不切實際;日本福島核危機給核裂變技術的未來蒙上巨大的陰影;出于安全考慮，德國和意大利決定不再支持核電的發展。

但考利依舊比較樂觀。他相信，在2014年至2015年聚變研究中心將會創造新的記錄。1997年，位于卡拉姆的歐洲聯營環形托卡馬克裝置(即歐洲聯合核聚變試驗環狀裝置計劃)的可控核聚變時間達到了2秒，以25兆瓦的輸入功率獲得了16兆瓦的聚變能，這目前聚變的最好記錄。核聚變技術要實現商業化，其需要提供近10倍的功率增益。

考利表示，技術飛躍目前的困難是找到一種能夠抵御托卡馬克裝置內中子轟擊的材料，但要實現這一點，所需要的電力成本驚人。

去年，位于法國的國際熱核聚變實驗堆開始動工興建。該計劃耗資150億歐元，由歐盟、美國、中國、印度、韓國、俄羅斯在內的國際聯盟資助。實驗堆將示范核聚變技術的商業可行性，計劃使可控核聚變時間達到一小時，實現10倍的功率增益。(1歐元約合9.21元人民幣)

然而，上述計劃的預計成本急劇飆升，歐洲各國對此表示擔憂，要求控制預算。另外，一些環保組織也反對該計劃，認為這筆巨額資金可以用于資助海上風電的發展。不僅如此，一些等離子物理學家認為，國際熱核聚變實驗堆的設計存在缺陷，替代設計能夠以更低的成本產生更好的效果。

《歐洲聚變開發協議》組織負責人弗朗切斯科-羅馬內利(FrancescoRomanelli)表示，巨額投資確屬必要，核聚變技術未來回報非常誘人。該技術不會產生溫室氣體，本質上是安全的，不會給子孫后代留下負擔。而且聚變燃料幾乎無限，以目前的能源消耗量來計算，單靠海水實現的核聚變就可以滿足人類3000萬年的能源需求。

羅馬內利還表示，核聚變的另一個好處是非常安全，可控核聚變發電裝置可以設置在電力需求量最大的城市中心區域，海嘯、地震或炸彈襲擊對核聚變裝置產生的損害僅是結構性的，與核裂變不同，如果受到干擾，核聚變反應會立即停止。

考利認為，核聚變技術潛力雖然巨大，但要實現商業化，至少需要30年的時間。他預計，到2100年該技術將可以提供人類能源需求的20%到25%。而羅馬內利的預測則更為樂觀，他認為屆時人類至少一半的能源需求將由核聚變技術提供。