8.核聚變能源
極不可能
美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置
雖然它能緩解環(huán)境危機(jī)，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)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(wú)論何時(shí)，問(wèn)實(shí)現(xiàn)的時(shí)間，永遠(yuǎn)需要20年。今天看來(lái)，這還是太過(guò)樂(lè)觀了。世界上最大的等離子聚變項(xiàng)目，位于法國(guó)南部的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆 (ITER，參見(jiàn)《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(kāi)始核聚變實(shí)驗(yàn)研究。工程人員至少需要十年時(shí)間對(duì) ITER進(jìn)行測(cè)試，然后才能開(kāi)展下一步工作。在這個(gè)項(xiàng)目中，他們計(jì)劃將把等離子體束縛在“磁瓶”里，最終建成一個(gè)可輸出凈能量的核聚變反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)原型。要看到能直接向電網(wǎng)輸送能源的反應(yīng)堆開(kāi)始運(yùn)行，那是下一代人的事了。與此同時(shí)，人類社會(huì)對(duì)能源的胃口卻永無(wú)止境。“全世界對(duì)能源的需求都如此巨大，增長(zhǎng)都如此迅速，迫使我們必須另辟蹊徑，”美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置(National ignition Facility，NIF)主管愛(ài)德華 摩西(Edward Moses)說(shuō)。(NIF位于美國(guó)加利福尼亞州的利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，是美國(guó)主要的核聚變實(shí)驗(yàn)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(méi)有煙塵、沒(méi)有核廢料、不排放溫室效應(yīng)氣體。它們將駕馭使太陽(yáng)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(shí)際上，核聚變大概不會(huì)如物理學(xué)家期望的那樣改變世界。事實(shí)證明，觸發(fā)和控制核聚變進(jìn)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(huì)價(jià)格不菲，本世紀(jì)內(nèi)無(wú)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(guò)于“雜交技術(shù)”，即用聚變反應(yīng)來(lái)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(diǎn)燃初級(jí)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(lái)自核電站的乏燃料(spentfuel，使用過(guò)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(huì)觸發(fā)更多衰變，釋放出可用于發(fā)電的熱，同時(shí)加速?gòu)U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(wèn)題)。摩西稱，他能在 2020年之前制造出一臺(tái)基于 LIFE的工程原型，并在2030年之前實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
換句話說(shuō)，可以利用核聚變的實(shí)用反應(yīng)堆距離現(xiàn)在，真的只有 20年了。
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