夢想一個夢想的"人造太陽"道路阻力和長
- 全球推進核聚變發電商業化
世界科技創新大潮
劉霞，本報記者
根據美國趣味科學網站最近的一份報告，美國的科學家通過核聚變産生了大量能量，距離"聚變點火"的理想目标又近了一步。聚變點火意味着産生的能源多于消耗的能量，為核聚變等新型清潔能源的發展帶來了希望。
中國、日本和印度等國正在法國南部合作開展國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）項目，該項目計劃于2025年開始營運。除了大量的政府投資外，世界各地還有許多大型科技公司正在努力促進核聚變發電的商業用途。但是，如果要實作這一目标，仍有許多問題需要解決。
"人造太陽"備受關注
核聚變不同于目前在核電站中使用的裂變技術。在裂變過程中，重核的鍵被中斷以釋放能量，但如果這個過程得不到控制，就可能導緻嚴重的核事故。
據日本經濟新聞網站8月20日報道，在聚變過程中，兩個輕原子核"結合"形成一個重核。核聚變需要利用钍（重氫）和钍（超重氫）原子核中的中子，在高溫下，原子分解成帶正電的原子核和負電子，形成高速流動的"等離子體"狀态。當在磁場下關閉時，這些物質劇烈碰撞，産生大量的能量，可以有效地用作熱能來發電等。從理論上講，1克燃料産生的油相當于8噸油。
同樣的過程發生在包括太陽在内的恒星内部，是以在地球上重制核聚變反應也被稱為"地球上的太陽"。
核聚變有幾個優點。首先，當燃料不足或等離子體不穩定時，核聚變停止反應，是以比核裂變更容易控制;有鑒于此，一些科學家認為，核聚變是未來潛在的能源。
科技公司競相發家緻富
核聚變具有如此多的優勢，吸引了政府和科技公司投資研究。
例如，中國、美國、日本和印度等國家正在法國南部的卡達拉什（Kadarashe）開展ITER項目，目标是在2025年開始營運，總建設成本約為250億美元。
據彭博社7月17日報道，12月，聯邦政府通過了一項法案，為核聚變和相關研究撥款47億美元，其中包括向ITER撥款15億美元。美國國家科學院（National Academy of Sciences）今年2月釋出報告稱，"能源部和私營部門應在2035年至2040年間在美國建造一座核聚變試驗站"。
科技公司也在競相發家緻富。微軟創始人比爾·蓋茨（Bill Gates）幫助初創企業，谷歌正在涉足核聚變發電研究，旨在将其作為脫碳電源商業化。麻省理工學院（MIT）正在與其聯邦Fusion Systems公司合作開展一個項目，旨在到2025年試行核聚變反應堆，最終目标是開發一個200兆瓦的發電站。
Jeff Bezos和Cenovus Energy等個人和機構已向General Fusion投資約1.27億美元，該公司預計到2025年将在英國建造一個測試設施，并在十年内建造一個商業工廠。
與此同時，其他幾家類似于通用汽車Fusion的核聚變初創企業已經從政府和大公司獲得了數十億美元的資金，在其存在的23年中籌集了8.8億美元，僅引用總部位于加利福尼亞州的TAE Technologies。
位于茨城縣的國立量子科學技術研究院，其實驗研究堆"JT-60SA"已完成主體建設，将于2021年完工并開始實驗，預計将在最近的測試中重制核聚變反應所需的等離子體狀态。據悉，日本文化産業省每年向ITER和"JT-60SA"撥款約2億美元。
此外，東京大學将與英國初創公司托卡馬克能源公司（Tokamak Energy）進行一項聯合研究，該研究将在今年進行一項實驗，将等離子體溫度提高到1億攝氏度。"初創企業的優勢在于它們發展迅速，目前整個項目正在有序地進行，"東京大學教授小野靖（Jing Ono）說。
許多問題仍有待解決
核聚變發電看起來很有希望，但達到實際水準的成本和時機尚不确定。
例如，在日本，尚未确定哪家私營公司将負責商業化。此前，快速重擴散反應堆文殊一度被視為日本資源自給自足的希望，備受期待，投資超過1萬億日元，但未能實作商業化。據《日本經濟新聞》報道，如果核聚變發電項目不明确政府和企業雙方的責任，很可能會重蹈覆轍。
此外，雖然輻射水準很低，但核聚變發電仍然會産生放射性廢物。在日本，在福島核事故發生後，關于謹慎使用核電發電的公衆輿論有所增加。要實作商業化，除了成本和技術開發之外，還需要公衆了解。
更重要的是，核聚變很難實施。這個過程會産生令人難以置信的高溫，需要大量的能量輸入，到目前為止，這已經超過了輸出，這是阻止核聚變成為可行能源的最大"障礙"之一。
根據美國趣味科學網站上的一份報告，國家點火實驗（NIF）的科學家在一個微小的點上濃縮了一個巨大的200個雷射陣列，産生了巨大的能量爆發，是他們過去産生的能量的八倍。雖然這種能量隻能持續100億分之一秒，但它使科學家離"聚變點火"又近了一步。
NIF負責人Jeremy Chittenden謹慎地表示："将這一概念轉化為可再生電力可能是一個漫長的過程，需要克服許多重大技術障礙。"
來源：科學日報