融合,而非裂变,回归核电的方式?

2019-04-23 16:34    核裂变  核聚变

它认为新设施是“今天的聚变研究机器和未来的聚变发电厂之间的关键实验步骤”


美国能源部的一项研究发表,表明通过核聚变创造力量的过程取得了重大突破。

融合技术能否为满足未来电力需求提供途径?

在核聚变动力技术方面,研究团队继续寻求可持续的解决方案。虽然它仍然是难以捉摸的,但奖金是巨大的 - 无限的自由能量。

最新动态推进融合力量

美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的研究人员 在理解该过程方面取得了重大突破。具体而言,他们发现了一种机制,有助于控制困扰反应管理的挥发性破坏。

这些破坏性事件使聚变反应过程停止,同时损坏包含反应的外壳(称为“托卡马克”)。作为控制这些事件的方法的一部分,研究人员依赖于预测性深度学习人工智能(AI)模型。

该发现预计将有益于ITER (国际热核实验反应堆)的工作。

ITER是一项大规模的国际核聚变研究项目。该项目位于法国南部的普罗旺斯,预计耗资 高达250亿美元,尽管已经建成几年,但预计到2025年才能完工。该项目由中国,欧洲资助和支持。联盟,日本,美国,俄罗斯,韩国,印度和其他35个国家。

根据ITER的说法,它认为新设施是“今天的聚变研究机器和未来的聚变发电厂之间的关键实验步骤”。然而,尽管正在制定重大投资,并且在研究方面取得了进展,但第一个商业聚变发电厂投产的时间表是2050年。

什么是核聚变?

核聚变涉及 通过将轻原子碰撞在一起产生能量的过程。核聚变能量需要大量的热量。物理学家努力复制核聚变,使其相对于所使用的能量输入产生过剩的能量。

氘是一种稳定的氢同位素 - 它在地球的海洋中天然富含。它是核聚变反应堆所需的关键资源或燃料。只要地球上有水,我们就有资源复制核聚变并为世界提供自由能源。

该技术的核心是产生热量 - 这是通过聚变反应产生的。在自然界中,太阳提供了引发这种反应所必需的力量的最明显的例子。

多年来,试图以净能量增益复制这一过程已经证明对全球研究团队来说是一个相当大的困难 - 更不用说在商业基础上进行扩展。尽管如此,有迹象表明核聚变技术正朝着可行性迈进。

核电不危险吗?

我们的核电历史一直存在争议。1979年在宾夕法尼亚州的三哩岛,1986年的切尔诺贝利,最近在2011年的日本福岛。这些都是该行业的头条灾难 - 在全球核电站发生了一系列鲜为人知的致命事故。

尽管如此,核聚变的支持者声称它提供无限,安全,清洁和廉价的能源。现有技术涉及核裂变反应,而核聚变,他们声称这次将是不同的。

毫无疑问, 就所需的输入而言,融合更好。它不需要使用铀。氘是主要成分,可以从海水中蒸馏出来。

至少在理论上,融合应该比裂变更容易控制。反过来,这应该意味着它比裂变更安全。此外,预计最终应该是低成本 - 电费为每千瓦时3美分。

该过程唯一的副产品是氦气,这意味着没有温室气体释放到大气中。

就缺点而言,需要大量的能量输入。当然,科学家们正在努力实现净能源产出过剩的情景。然而,即使实现了这一点,它仍然会削弱核聚变代表“自由”能量的概念。

使经济模式的难度更加复杂的是高昂的资本成本。虽然ITER的250亿美元成本可能是一个特例,但一旦商业工厂投产,它仍然预计会有很高的建造成本。

虽然支持者声称它更安全,但事实是这项技术是全新的,尚未得到充分证明。有了这个,没有人可以肯定地说出安全方面的下行风险程度。这可能 是需要的氚运行核聚变发电站。如果是这种情况,核裂变反应堆可能必须继续运行(为了提供一个来源)。

聚变反应堆仍然存在显着的辐射危险,并且需要大量的水来冷却火力发电厂。

地平线上的斑点

在我们试图减少核武器扩散的世界中,核聚变反应堆的存在可能导致秘密生产钚239。

第一个商业核聚变工厂的里程碑预计在2050年。它现在只是一个地平线上的斑点。

除了达到商业上可持续的生产模式之外,研究人员可能还有时间和空间使这一过程更加安全。也就是说,他们不太可能屈服于物理定律,因此,未来融合能力是否会成为我们能源需求的负责任和可持续选择仍有待观察。



深圳核博会

图为技术


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