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反应堆技术迎来突破，可控核聚变离我们还有多远？

2022-02-23 12:00:10 来源：凤凰网

近日，全球目前规模最大的核聚变反应堆——欧洲联合环状反应堆（JET）的科研团队宣布，取得了核聚变技术的突破性进展，该反应堆在连续5秒的时间内产生了59兆焦耳的能量，有测算称，这相当于11兆瓦电力，大约能够为一个普通家庭提供一天的电力。据了解，这打破了该装置在1997年创下的22兆焦耳核聚变能量的纪录，同时也创造了新的世界纪录。

（文丨本报记者李丽旻）

为核聚变带来新应用希望

综合多家外媒报道，在JET此次进行的核聚变实验中，研究人员将氢同位素氘和氚组成的气体加热到1.5亿摄氏度，并利用磁场将其形成的高温等离子体约束在装置中，在高温高压条件下，氢的同位素发生核聚变生成氦，在这一过程中释放能量。

据了解，JET位于英国的卡勒姆聚变能源中心，其科学业务由欧洲聚变能源发展联合会（EUROfusion）负责运营。JET拥有迄今为止世界上规模最大的托卡马克装置，能够利用磁约束来实现受控的核聚变。

一直以来，核聚变反应在科学界受到广泛关注，被业界认为有望为人类提供近乎无限的清洁能源，对于解决全球能源危机至关重要。国际热核聚变实验堆计划（ITER）作为目前核能国际合作的重要部分，就计划使用氘氚混合物作为聚变燃料，为此，JET也一直被视为该计划的重要试验台。

根据ITER计划，中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方将合作在法国南部建成世界上最大的托卡马克装置，推动核聚变技术发展。对于此次研究的突破，美国麻省理工学院等离子体物理学家安妮·怀特表示，这项实验是近20年工作的成果，对帮助预测、指导ITER的运行十分重要。

EUROfusion的研究人员Tony Donne则表示：“现在我们能够将核聚变时间控制在5秒内，随着机器效率的不断提升，未来将延长到5分钟、甚至5小时。”

气候目标“催热”核聚变

英国原子能管理局首席执行官伊恩·查普曼也表示：“很明显，我们必须作出重大改变来应对气候变化，而核聚变提供了如此巨大的潜力。我们正在积累知识，开发所需的新技术，以提供低碳、可持续的基荷能源来源。我们的世界需要核聚变来产生能源。”

在去年的联合国气候大会上，IAEA多次强调核技术对于实现气候目标的必要性。IAEA指出，核电对于实现全时间段能源供应至关重要，在过去的半个世纪里，核能的应用减少了超过700亿吨的二氧化碳排放，目前，核电每年也能够助力减排至少10亿吨二氧化碳。

据了解，核聚变反应过程中不会产生二氧化碳或其他任何温室气体，而核聚变释出的能量比燃烧等量的煤、石油或天然气多将近400万倍，与目前广泛使用的核裂变相比，核聚变产生的核废料也明显更少。

在IAEA核聚变物理学家Sehila M. Gonzalez de Vicente看来，随着大量资本的涌入，核聚变领域的技术突破很可能提前出现，而核聚变能源的应用也很可能会在30年或50年后成为现实。

在IAEA举行的行业会议上，一家专注于核聚变的风险投资机构高管Malcolm Handley就指出：“截至2021年，数10亿美元已经涌入了核聚变领域，资本市场对于核聚变的态度正在改变。”

核聚变产业已经呈现扩张之势

据了解，目前，美国、英国等国家已经有私营企业斥资研发核聚变技术。据英国《金融时报》报道，不完全统计显示，2021年，美国核聚变领域吸引到的投资规模高达23亿欧元。今年2月，德国公司Marvel核聚变公司与西门子能源、法国Thales以及德国工程集团Trumpf签订了合作协议，并由科技投资公司Earlybird牵头投资了3500万欧元，用于核聚变研发，这也成为了核聚变领域最新一轮研发融资。

《华尔街日报》援引业内人士的话称：“一波又一波的资金涌入到核聚变领域当中，这正是核聚变工业扩张的信号。”

根据IAEA发布的数据，截至2021年底，全球在运营的核聚变装置有96座，在建核聚变装置有9座，计划建设的装置则有29座。其中，公用事业机构旗下的核聚变装置总数为107座，美国、日本、俄罗斯、中国、英国都是核聚变装置的所在国家。

不过，也有科研人员提醒称，人造的核聚变装置往往需要高温高压的反应环境，而目前，要让核聚变反应发生，所需要的能量仍高于聚变过程产出的能量，这也意味着，核聚变技术距离真正投入商业化应用仍有漫长的路要走。

标签：二氧化碳