8.核聚變能源
極不可能
美國國家點火裝置(新浪科技配圖)
雖然它能緩解環(huán)境危機，但實現(xiàn)起來仍有難度。
撰文邁克爾·莫耶(Michael Moyer)翻譯 龐瑋
曾有人這樣揶揄核聚變能源：無論何時，問實現(xiàn)的時間，永遠需要20年。今天看來，這還是太過樂觀了。世界上最大的等離子聚變項目，位于法國南部的國際熱核聚變實驗堆 (ITER，參見《環(huán)球科學(xué)》2010第 4期《核聚變懸疑》一文)，最早也要等到 2026年才能開始核聚變實驗研究。工程人員至少需要十年時間對 ITER進行測試，然后才能開展下一步工作。在這個項目中，他們計劃將把等離子體束縛在“磁瓶”里，最終建成一個可輸出凈能量的核聚變反應(yīng)堆實驗原型。要看到能直接向電網(wǎng)輸送能源的反應(yīng)堆開始運行，那是下一代人的事了。與此同時，人類社會對能源的胃口卻永無止境。“全世界對能源的需求都如此巨大，增長都如此迅速，迫使我們必須另辟蹊徑，”美國國家點火裝置(National ignition Facility，NIF)主管愛德華·摩西(Edward Moses)說。(NIF位于美國加利福尼亞州的利弗莫爾國家實驗室，是美國主要的核聚變實驗裝置，它將多束激光聚焦于很小的靶丸上引發(fā)核聚變反應(yīng)。)理論上，聚變電站可以提供這樣的一條“蹊徑”。這種電站以存在于普通海水中的重氫為原料，不產(chǎn)生任何有害排放──沒有煙塵、沒有核廢料、不排放溫室效應(yīng)氣體。它們將駕馭使太陽發(fā)光發(fā)熱的內(nèi)部能源，為我們這顆行星提供電力。
然而實際上，核聚變大概不會如物理學(xué)家期望的那樣改變世界。事實證明，觸發(fā)和控制核聚變進行自持反應(yīng)(self-sustaining，指聚變產(chǎn)生中子數(shù)等于消耗中子數(shù)，使得反應(yīng)平穩(wěn)持續(xù))所需的技術(shù)極為復(fù)雜。除此之外，第一代聚變反應(yīng)堆肯定會價格不菲，本世紀(jì)內(nèi)無法廣泛應(yīng)用。
摩西等人認(rèn)為，能最快接近核聚變的途徑莫過于“雜交技術(shù)”，即用聚變反應(yīng)來加速核廢料中的裂變反應(yīng)。在這種被稱為“激光慣性聚變引擎”(laser inertial fusion engine，LIFE)的方法中，大功率激光束將能量聚焦在很小的靶丸上，能量沖擊將點燃初級核聚變反應(yīng)，聚變產(chǎn)生的中子向外傳播，擊中外面包裹的裂變物質(zhì)殼層，殼層可以是來自核電站的乏燃料(spentfuel，使用過的燃料)，也可以是軍事上常用的貧鈾(depleted uranium)。放射性廢料在中子的轟擊下會觸發(fā)更多衰變，釋放出可用于發(fā)電的熱，同時加速廢料本身向穩(wěn)定物質(zhì)的轉(zhuǎn)變(從而解決了核廢料的處理問題)。摩西稱，他能在 2020年之前制造出一臺基于 LIFE的工程原型，并在2030年之前實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
換句話說，可以利用核聚變的實用反應(yīng)堆距離現(xiàn)在，真的只有20年了。
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