作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2021/2/21 15:30:05
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美国核聚变发电厂计划日渐清晰

 

 美国麻省理工学院关于核聚变试验工厂的概念图。图片来源:ALEXANDER CREELY

2月17日,美国国家科学院、工程和医学研究院发布了一份长达91页的报告,列出了建造一座价值数十亿美元的核聚变发电站的大致时间表及其开发设计策略,根据计划,美国应在2035年之前开始建设试点项目,并在2040年之前投入使用。为满足这一紧迫的时间表,报告呼吁美国能源部资助两到四个团队,与私营企业合作,在2028年前开发出不同的概念设计。

“这是可信和可行的。”美国斯坦福大学名誉副校长William Madia说。然而,美国忧思科学家联盟核能安全主管Edwin Lyman指出,这份报告还表明,许多关键技术还处于技术成熟度较低的状态。Lyman对这些技术能否及时开发提出了质疑:“我并不认为这个时间表是现实的。”

报告指出,在建造任何试验工厂之前,必须克服几个重大技术挑战。例如,如果该电站像国际热核实验反应堆一样工作,聚变氘和氚,那么研究人员也必须开发一种方法,在反应堆周围特制的材料“毯”中培养更多的氚。否则,核电站可能很快就会消耗掉全世界全部的氚供应,而这些氚只来自某些核反应堆。

如果覆盖层中含有锂,中子就会分裂其中一些原子核,形成更多的氚。但氚是一种受到高度管制的放射性物质,很难处理,Lyman质疑这样一个封闭的系统能否在2035年前开发出来。

此外,该报告建议的时间表并没有反映出完成某一特定设计研发所需时间的自底向上评估。相反,它提出了一个自上而下的评估。Madia预测,如果到2035年核聚变还不可行,它将被排除在未来的无碳能源组合之外。

关于时间表的争论反映了新兴私营核聚变公司出现的紧张局势,这些公司可能会与美国能源部合作,发展他们已有的想法。一些初创公司吸引了亿万富翁的兴趣。例如,比尔·盖茨支持的联邦核聚变系统公司专注于使用由高温超导体制成的磁铁线圈,杰夫·贝佐斯支持的通用聚变公司使用机械泵挤压和加热等离子体。这样的私人投资是Madia说他看好试点工厂的一个关键原因。

但Lyman认为,核聚变初创公司的前景远大于它们所能实现的价值。他担心,熟悉高科技经济的投资者可能会对资本密集型能源研究采取同样高风险的态度。

在高科技经济中,失败可能不会致命。Lyman说:“他们认为,只要有一个想法,就能从这个想法中获得财富,而不需要实际去实现它。但开发核聚变反应堆不是你在车库里就能完成的事情,所以你必须保持谨慎的心态。”Lyman还警告说,核聚变创业公司要求美国核管理委员会放宽安全要求的方式是不合理的。

 
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