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  • 研究
  • 2022年12月20日

核聚变:从突破到可行还有很长的路要走

最近在核聚变方面的突破代表了一种潜在的激进脱碳技术的发展的显著进步。但核聚变技术还需要进一步发展,才能成为一种丰富、可持续的能源。

向充满氢的钻石发射巨大激光听起来像是科幻小说,但美国政府资助的实验室的科学家们正是用这种方法复制了为太阳提供动力的过程,并证明了核聚变在地球上是可能的,而且还能产生净能量。

虽然这一里程碑标志着实现脱碳梦想的重大进步,但核聚变作为一种丰富、可持续的能源至少还需要10年的时间,而且还需要数十亿美元的投资。

摩根士丹利欧洲专题研究主管Ed Stanley说:“最近实现能源净增益的突破是一个奇迹,它有意义地推进了核聚变技术的技术发展。”raybet炉石传说“像其他激进的能源转换技术一样,核聚变为遏制长期全球变暖提供了另一种途径的希望,但时间表可能非常长。”

分析聚变能源的未来

核聚变有可能产生大量能源,而且不会排放温室气体。但问题是,这个过程需要大量的能源,而且目前效率非常低。例如,围绕最近的发展令人兴奋的是,它需要2.05兆焦才能触发3.15兆焦的输出。但是激光需要大约300兆焦耳的能量。(1千瓦时,也就是让一台1,000瓦的电器运转约60分钟所消耗的能量,相当于约3.6兆焦耳。)

摩根士丹利(Morgan Stanley)全球可持续发展研究团队负责人斯蒂芬•伯德(Stephen Byrd)说:“把它想象成一个灯泡,它发出的光比照亮它所需的能量少100倍。”raybet炉石传说另一种正在开发的核聚变技术是利用强大的磁铁将氢原子结合并形成氦,从而产生能量输出,这也是一种能源密集型技术,而且还远远不可行。

这两种技术都需要对关键部件(激光器和磁铁)进行改进,以降低能源消耗,降低总体成本,最终帮助企业实现盈利并带来投资回报。在该机构主持的一次技术会议上,美国能源部的一位高级官员估计,在这种基于实验室的核聚变形式实现商业化之前,还需要几十年的研究。

商业开发人员更为乐观,一些人预测核聚变将在2030年实现商业化,并在2040年证明自己是其他发电形式的有力竞争者。一家开发核聚变技术的公司的高管说,到2050年,即使核聚变占全球能源市场总量的5%,也将是“了不起的”。

融合注入

与其他类型的核能相比,核聚变技术具有明显的可持续性优势和效益,近年来吸引了更多投资者的兴趣。事实上,据一家从事聚变技术研究的公司的高管称,2021年,该领域的私营公司估计获得了40亿至50亿美元的资金,而前几年则为2亿至3亿美元。以激光为中心的聚变技术获得的风险投资(自2015年以来为18亿美元)低于磁体驱动的聚变替代方案(自2015年以来为52亿美元),尽管最近的里程碑可能有助于缩小差距,并为聚变技术吸引更多的资金。在美国,商业公司可能会从最近通过的立法中获得政府资助和补贴。

公众的接受程度也将是可行性的一个重要因素,可能需要就核聚变和核裂变的区别进行教育,特别是缺乏放射性废物的风险或利用核武器的威胁。

斯坦利说:“核聚变的可持续性和安全性证明是明确的:它不会产生对环境构成威胁的长寿命放射性废物,也不会产生可用于制造核武器的浓缩材料。”“最后,与核反应堆相比,核聚变电站的选址更有灵活性,因为它们不依赖外部燃料或其他基础设施。”

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