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英国卫报发表署名Robin Mckie的文章,题目是:Is the dream of nuclear fusion dead? Why the international experimental reactor is in ‘big trouble’(核聚变的梦想破灭了吗?为什么国际实验反应堆陷入“大麻烦”)。
(来源:“国际能源小数据”作者:E Small Data)
研究人员利用世界上最先进的技术设计一种可以产生原子聚变的机器,类似驱动恒星的过程,从而创造一种廉价、无污染的能源——这最初是国际热核实验反应堆(ITER)的目标,包括欧洲国家、中国、俄罗斯和美国在内的35个国家同意以60亿美元的启动成本在法国南部的圣保罗莱斯杜兰斯建造该反应堆。这项工作始于2010年,承诺到2020年将有能源产出。
然后现实是:成本超支、新冠疫情、关键部件腐蚀、最后一刻的重新设计以及与核安全官员的对抗引发了延误,这意味着ITER在下一个十年内也无法就绪。更糟糕的是,产生能量的聚变反应要到2039年才能产生,而ITER的预算——已经飙升至200亿美元——将再增加50亿美元。
《科学美国人》杂志警告称,其他估计表明,最终投入可能会远远高于这一数字,使ITER成为“历史上最拖延、成本最高的科学项目”。就其本身而言,《科学》杂志简单地表示,ITER现在遇到了“大麻烦”;而《自然》杂志则指出,该项目“受到一系列延误、成本超支和管理问题的困扰”。
科学家警告称,数十家私营公司现在威胁要在更短的时间内建造聚变反应堆。其中包括牛津的托卡马克能源公司和美国的联邦聚变系统公司。英国科学技术设施委员会的聚变专家罗比·斯科特说:“问题在于,ITER已经持续了很长时间,并遭受了如此多的延误,以至于世界其他地区已经继续前进。自ITER计划以来,出现了许多新技术。这给ITER项目的存在带来了真正的问题。”
在核聚变技术全球竞赛中,世界上最雄心勃勃的技术项目ITER现在笼罩在阴霾之中。为了产生核聚变所需的热量,一个被称为托卡马克的甜甜圈形反应堆将利用磁场来容纳氢核等离子体,然后被粒子束和微波轰击。当温度达到数百万摄氏度时,两种氢同位素——氘和氚的混合物将融合形成氦、中子和大量多余的能量。在如此高的温度下容纳等离子体是极其困难的。牛津大学材料科学与工程教授大卫·阿姆斯特朗说:“最初计划用保护性铍来排列托卡马克反应堆,但结果非常棘手,最终决定用钨代替它。这是一次重大设计更改。”
随后,韩国制造的托卡马克装置的大部分被发现无法正确组装,而放射性物质可能泄漏的威胁导致法国核监管机构呼吁停止该核电站的建设。随着问题的堆积,宣布了更多的施工延误。然后是新冠疫情。ITER总干事Pietro Barabaschi承认:“疫情关闭了供应零部件的工厂,减少了相关劳动力,并引发了影响,如运输积压和质量控制检查的挑战。”
因此,ITER再次将其完工时间推迟到下一个十年。与此同时,使用其他方法进行核聚变的研究人员取得了突破。2022年,位于加利福尼亚州的美国国家点火装置表示,它已经使用激光使氘和氚过热,并将其聚变以产生氦和多余的能量——这本是ITER的目标。其他核聚变项目声称,他们也可能很快取得突破。伦敦帝国理工学院物理研究员布莱恩·阿佩尔贝说:“在过去的10年里,承诺以不同于ITER的方式——更快、更便宜——做事情的私营聚变公司有了巨大的增长。尽管公平地说,有些公司很可能过于乐观了。”
ITER能否在这些危机中幸存下来,其支持者是否会继续资助它,还有待观察——尽管《观察家报》联系的大多数科学家认为,它仍有很有希望的工作要做。一个例子是研究产生氚的方法,氚是聚变反应堆所必需的稀有氢同位素。这可以在聚变反应堆现场通过使用它产生的中子轰击锂样品来实现,这是一个制造氦和氚的过程。阿佩尔贝说:“这本身就是一个有价值的实验。”就ITER而言,它否认自己“遇到了大麻烦”,并拒绝承认这是一个成本超支和延误的破纪录科学项目。ITER发言人说,看看国际空间站,或者英国的高铁2号线。
其他人指出,聚变发电将促进应对气候变化的斗争。曼彻斯特大学核聚变研究员Aneeqa Khan说:“然而,聚变将来得太晚,无法在短期内帮助我们减少碳排放。只有当聚变发电厂在本世纪晚些时候产生大量电力时,它们才能帮助降低我们的碳排放,这将成为应对气候变化的关键。”
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