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全球首座核聚变反应堆或于2025年投入运行 有望实现全面清洁能源利用

2020-10-16    来源:新华社
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[ 导读 ]:全球首座核聚变反应堆或将于2025年投入运行。该反应堆由美国麻省理工学院(MIT)设计,将有望实现全面清洁能源的利用。
新华社北京10月16日新媒体专电 西媒称,全球首座核聚变反应堆或将于2025年投入运行。该反应堆由美国麻省理工学院(MIT)设计,将有望实现全面清洁能源的利用。



据西班牙《阿贝赛报》网站10月7日报道,经过二十多年的紧张工作,人们很可能已经进入了第一个核聚变反应堆的大门。核聚变产生的能量大于系统输入的电能。根据最近发表在英国《等离子体物理杂志》上的一系列最新研究,全球首座核聚变反应堆或将在2025年投入运行。如果届时核聚变反应堆能够顺利投入使用,距离产生大量完全清洁的能源将只有一步之遥。

报道指出,现有的核裂变反应堆与聚变反应堆的最大区别在于,前者是通过裂解铀等元素的重原子核来获得能量。裂解这些原子核会释放出大量的能量,但也会释放出危险的核辐射。与之相反的是,核聚变将轻原子核结合在一起,形成重原子核。当产生的原子的质量小于参与反应的原子的质量时,多余的质量就会转化为能量,释放出大量光和热,而且不会释放出任何核辐射。核聚变不会产生二氧化碳等温室气体,也不会产生其他污染物。而反应所必需的燃料——氢气,在地球上的储量足以满足人类长达数百万年的一切能源需求。

报道称,将氢同位素聚合成氦,释放出取之不竭的热核聚变能源,这个核聚变反应正是太阳等许多恒星获取能量的方法。由于这些恒星具有巨大的引力,在其熊熊燃烧的内核中,氢原子能够聚合起来,进而产生氦气。而这个过程能够释放出维持地球生命所需的能量。

在地球上模拟这一过程的主要问题在于,在没有太阳巨大引力的情况下,迫使氢原子聚合在一起需要巨大的能量,而这个反应需要在至少1.1亿摄氏度的温度下才能发生。科学家很早以前就很清楚,核聚变这种核反应能够产生比它所需要的能量大得多的能量,但直到现在,能量余额依然是负数。换言之,用于引发核聚变的能量比核聚变过程本身产生的能量还要多。

MIT的等离子体物理学家、新核聚变反应堆研发项目的领导者之一马丁·格林沃尔德表示:“实际上我们所有人都参与了这项研究。我们正试图解决一个非常严肃的全球性问题。我们希望能对社会产生一定影响。我们需要解决全球变暖问题,否则文明自身就会受到威胁。而这似乎是一个可行的解决方案。”

报道介绍,新的核聚变反应堆名为SPARC,由MIT和美国联邦核聚变系统公司的科学家联合开发。如果能够取得成功,SPARC将成为第一个能够利用核聚变中产生的热量来维持核聚变的反应堆,而不需要注入额外的能量。

然而,到目前为止人类依然无法模拟太阳等恒星,在可控反应中利用等离子体核聚变的力量。因此在SPARC成功之前,还需要进行更多的研究。该项目于2018年启动,将于明年6月开始建设反应堆。据研究人员介绍,该反应堆或将于2025年投入使用。

在详细描述反应堆设计的7项最新研究中,研究人员指出,SPARC将能够产生是其运行所需10倍以上的能量。格林沃尔德说:“核聚变发电厂可以逐步取代现有的化石燃料发电厂,而且不需要像太阳能或风能那样重组电网。”

研究人员预计,未来在SPARC基础上建设的核聚变电站将能产生250兆瓦至1000兆瓦的电力。目前在美国的能源市场中,普通发电厂的发电量一般在100兆瓦到500兆瓦之间。

 
 
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