国际 2024-05-06 21:44

业内人士说,在重大技术进步和巨额私人投资的推动下,美国的核聚变部门可能在十年内发电。

这一过程为太阳提供了能量,两个原子核结合并释放出大量能量。但地球上的私营公司也希望,经过几十年的研究,核聚变发电厂最终能在本世纪30年代并网发电。

在资金大量涌入的背景下,这一热潮随之而来:两年内,私营部门的投资增加了一倍多,到2023年底达到59亿美元,而公共部门的投资仅为2.71亿美元。

部分炒作来自于专家们所认为的即将到来的临界点,即理论科学将很快成为现实。

麻省理工学院的丹尼斯·怀特说:“这不仅仅是关于科学研究,它实际上是关于交付产品。”

根据核聚变工业协会(FIA)的调查,来自不同国家的大约三分之二的初创企业认为,最迟在2035年第一座核聚变发电厂将与电网连接。

去年,位于华盛顿州的聚变能源初创企业Helion Energy甚至与微软签署了一项协议,计划在2029年之前投入50兆瓦(MW)的发电能力。

创业公司“聚焦能源”(Focused Energy)的普拉维什•帕特尔(Pravesh Patel)在CERAWeek能源会议上表示:“就在过去几年里,发生了一些了不起的事情。”

“这就像莱特兄弟第一次起飞一样,”他说,他指的是1903年第一次动力飞机的飞行。“人们可以看到这是可能的。它不再是理论。”

最近的重大里程碑包括2022年12月在加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)进行的一项实验,在该实验中,核聚变释放的能量比产生核聚变所消耗的能量还要多。

核聚变包括在一个密闭的外壳内,在超过1亿摄氏度的高温下,将两个由氢衍生的原子核(通常是氘和氚)聚集在一起。

它们一起形成氦核并释放中子,中子轰击反应堆壁并提高其温度。

当水与反应堆外部接触时,产生的蒸汽将这些热量转化为电能。

核聚变的优点是没有排放。它也比它的同类裂变产生更少的废物,不会造成辐射灾难。

大多数初创企业都选择了最著名的反应堆模型托卡马克(tokamak)中使用的磁约束技术。这与LLNL选择的惯性约束方法不同,后者使用激光。

另一方面,Helion直接从反应堆内部回收能量,而不使用蒸汽,它的过程产生的中子更少,从而减少了对壁的投影和对壁的侵蚀。

Helion的一位发言人表示,这些方法“在商业化方面具有优势”。

直到最近,核聚变的经济可行性似乎还不确定,因为磁约束需要制造巨大的磁铁。

但麻省理工学院的研究人员和初创公司联邦聚变系统最近发表的研究表明,用比原先想象的小得多的磁铁进行聚变是可能的。

怀特告诉麻省理工学院新闻:“一夜之间,每瓦的成本就减少了40。”他说,“现在核聚变有机会”在能源供应中成为现实。

英联邦拥有20亿美元的私人资本,是迄今为止该行业筹集资金最多的公司。它计划明年启动其示范反应堆SPARC,然后在本世纪30年代初启用其第一座发电厂。

许多不确定因素仍然存在,但如果Commonwealth和Helion项目取得成功,它将使美国成为第一个通过核聚变生产商业电力的国家,其他国家最多也不会在2035年之前实现这一目标。

帕特尔说:“联邦是一个很好的例子,说明当你在私营部门与公共部门有这种商业激励时,你可以做什么,你可以走多快。”

怀特表示:“美国在这方面有着特别出色的记录。”他指出,美国大学实验室有能力将研究成果转化为产品——通常比其他国家的实验室做得更顺利——而且美国有强大的风险投资部门,可以让初创企业起步。

从半导体革命到互联网革命,“美国赢得了这类竞赛,”怀特说。

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