美国宣布科学家在聚变能方面取得了突破,官方称之为“里程碑”,有朝一日可能成为取之不尽的清洁能源。
在周二的新闻发布会上,美国官员表示,加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的科学家首次在聚变反应中产生了更多能量,这是为太阳和恒星提供动力的过程。
“2022 年 12 月 5 日,星期一,是科学界重要的一天,”能源部负责核安全的副部长吉尔·鲁比 (Jill Ruby) 周二对记者说。 “在受控聚变实验中实现点火是全球研究 60 多年后取得的成就。”
科学突破点燃了聚变成为清洁能源的强大来源并推动新技术和科学创新的希望。
然而,聚变在工业规模上可行之前还有很长的路要走。
实现的点火是单一事件——要产生持续的电力,需要每分钟定期进行多次。达到这一点将需要进一步的投资和研究,以创造建造发电厂的技术。
例如,LLNL 的激光器已有数十年历史。
LLNL 表示,其国家点火设施 (NIF) 的一个团队于 12 月 5 日进行了历史上第一次受控聚变实验,实现了所谓的“科学能量收支平衡”。
NIF 使用 192 束激光,全部指向一个充满氢气的套管大小的圆柱体,以引发比太阳中心温度高几倍的条件,从而产生非常短的聚变反应。
能源部长詹妮弗格兰霍姆周二表示,产生的能量多于点火消耗的能量,称为“净能量增益”,是一个重要的新里程碑,将“载入史册”。
官员们表示,虽然要通过聚变产生可为家庭和日常生活其他领域供电的能源还需要几十年时间,但周二的宣布是迈向这一未来的重要一步。
麻省理工学院等离子体科学与聚变中心主任丹尼斯·怀特教授说:“这几乎就像是发令枪响了。” “我们应该努力使聚变能源系统可用于应对气候变化和能源安全。”
世界各地的核电站目前使用裂变——重原子核的分裂——来产生能量。
聚变涉及以巨大的力量将氢原子推向彼此,以至于它们结合产生氦,释放出大量的能量和热量。该过程不产生温室气体,几乎没有废物,也没有发生核事故的风险。
白宫科学和技术政策办公室主任阿拉蒂·普拉巴卡尔 (Arati Prabhakar) 表示,该实验代表了“坚持不懈可以取得成果的巨大例子”。
实验室外的核科学家表示,这项成就将成为一个关键的垫脚石,但在聚变技术具有商业可行性之前,还有很多科学工作要做。
剑桥大学的核能专家 Tony Roulstone 估计,实验的能量输出仅为最初发射激光所需能量的 0.5%。
“因此,我们可以说这个结果……是科学的成功——但距离提供有用的、丰富的、清洁的能源还有很长的路要走,”Roulstone 说。
电力行业对这一举措表示谨慎欢迎,但强调为了实现能源转型,聚变不应放慢开发太阳能和风能、电池储能和核裂变等其他替代能源的步伐。
“这是表明‘是的,这不仅仅是幻想,这在理论上是可以做到的’的第一步,”非营利性能源研发组织 EPRI 的高级技术主管安德鲁·索德 (Andrew Sowder) 说。