不必再等50年，2030年第一座可控核聚變商業堆將有望交付

2020-09-03 佐小白

自從20世紀50年代以來，發展可控核聚變的嘗試一直進展緩慢，甚至一度被業內人士笑稱：可控核聚變離實用永遠只有50年。但隨著科學家的努力，可控核聚變研究在過去數十年內取得了可喜的進展。2019年，中國環流器二號成功交付和法國南部國際熱核聚變實驗堆成功完成地面土建工程的新聞屢見報端。這次，也許可控核聚變真的要來了。

近日，位於英國牛津郡的兩個私人實驗室Tokamak Energy和First Light Fusion制定的目標是在2030年之前交付一個可以進行商業化運行的可控核聚變堆，這個時間比英國原子能管理局（UKAEA）制定的計劃還要早了10年。

ST40反應堆外觀 圖片來源：Tokamak Energy


ST40反應堆內部結構 圖片來源：Tokamak Energy


ST40反應堆中的氫等離子體 圖片來源：Tokamak Energy


核聚變實驗 圖片來源：Tokamak Energy

其實，早在20世紀50年代的時候，UKAEA就曾建造了Zeta核聚變反應堆。但由於沒有產生任何有用的能量，Zeta於1968年被迫關停。然而，隨著技術的進步，投資者對可控核聚變的實現增加了信心。投資者向Tokamak Energy注入了5000萬英鎊，向First Light Fusion注入了2500萬英鎊用於核聚變的相關研究。


牛津大學

與此同時，UKAEA在同處牛津郡庫勒姆科學中心研究新一代核聚變反應堆。英國政府此前宣布為UKAEA投資2.2億英鎊用來研究新一代球形託卡馬克實驗堆STEP，英國首相詹森對這一計劃充滿了信心，希望通過該計劃維持英國在核聚變研究方面的全球領先地位。英國能源署的執行長查普曼表示：「STEP反應堆將是實現核聚變商用堆的一項創新計劃，它將為2040年建成第一座核聚變發電廠提供技術支持。」


STEP實驗堆示意圖 圖片來源:UKAEA

隸屬於私人的Tokamak Energy是於2009年從UKAEA剝離出來新成立的，該公司的目標是到2025年實現核聚變發電，2030年建好一座商業核聚變電廠。而First Light Fusion是2011年從牛津大學分離出來的，該公司採取了另外一種實現核聚變的方案：將裝有氘氚燃料的微型膠囊以超音速發射出去實現核聚變需要的極端條件。First Light Fusion的執行長霍克預計2020年初該系統將產生第一次核聚變，2030年左右完成可以為電網供電的核聚變電廠。目前，First Light Fusion已經著手和工程公司Mott Mac Donald合作共同設計第一座商業堆。

與此同時，UKAEA繼續推進核聚變研究項目-歐洲聯合環流器（JET），JET是目前世界上最大的託卡馬克裝置，該項目自1983年以來一直在運作。1997年的時候，JET採用氘氚作為燃料創造了16兆瓦的核聚變世界紀錄。JET的實驗數據為國際熱核實驗堆（ITER）的設計建造提供了支撐，ITER項目預計耗資220億美元，將於2025年開始運行。


Tokamak Energy 宣傳語

正如，Tokamak Energy官網所言：我們相信地球擁有豐富的，不傷害這個星球的能源。而這次，我們不必再等50年時間了！

相關焦點

  • 核聚變能源有望在2030年之前實現
    英國託卡馬克能源公司表示，等離子體測試是世界上第一個用核聚變能源生產商業電力的裡程碑，可能在2030年實現。該公司以真空室命名，在強大的磁場中包含聚變反應。6月初該公司宣布在實驗ST40聚變反應堆中製造超高溫等離子體。這次成功的測試——託卡馬克能源公司迄今為止獲得的最高等離子溫度——意味著該反應堆將於明年準備進行一次更熱的等離子體測試，溫度超過1.8億華氏度(1億攝氏度)。
  • 可控核聚變的實現到底有多難?可能再過50年也難以實現
    可是隨著人類文明的不斷進步，能源的發展卻沒有像科技一樣呈現不斷的增速模式，尤其是近50年來，能源其實並沒有取得什麼重大突破。相信很多人都知道，人類在50年前就實現了載人登月，阿波羅11號實現了載人登月，這是一個偉大的壯舉。人類能夠在50年前實現載人登月，原因就是能源有了重大突破，能夠將更重的飛行器送入太空。
  • 核聚變將最終成為未來的能源嗎?
    按目前世界能量的消耗率估計, 地球上蘊藏的核聚變能可用100億年以上。因此從原理上講, 聚變能可以成為人類取之不盡、用之不竭的能源。實際情況真的如此嗎?人類離可控核聚變還有多遠?《科學通報》發表中國原子能研究院研究員陳永靜撰寫的「核聚變將最終成為未來的能源嗎?」一文，介紹了核聚變基礎知識和可控核聚變的發展及現狀。
  • 「科技探索」一分鐘了解最新科技,中國可控核聚變最新研究成果
    什麼是可控核聚變？核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核，並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素——氘與氚的聚變，這種反應在太陽上已經持續了50億年。可控核聚變俗稱人造太陽，因為太陽的原理就是核聚變反應。（核聚變反應主要藉助氫同位素。
  • 面對可控核聚變，還有多少個50年，技術難點在什麼地方
    到了1950的時候，就有這樣一句話，再有40、50年就可以實現可控核聚變了，我們可以擁有更加清潔、有效的能源了。在1980年，受到這句話教導的學生長大了，又繼續對著他的學生說道：我們還有40、50年就實現目標了，有了清潔能源，人類文明會再前進一個階段。到了近代，在2010年的時候，依舊是這樣的說辭，但是情況似乎並沒有發生很大變化，究竟是什麼原因導致的呢？
  • 英公司稱實現可控核聚變僅需數年
    ）核聚變將在未來幾年內成為現實，而非數十年後。」實現1500萬度之後，ST40的下一個目標是在2018年產生1億度的等離子體。該公司計劃，在2030年之前實現商業核聚變發電。「無論是對英國還是全球核聚變能源發展而言，今天都是重要的一天。我們向世界展示了首個由私企設計、建造和運行的一流的可控核聚變裝置。」David Kingham稱，ST40將證明，在結構緊湊、成本優勢明顯的反應堆中可以實現1億度的聚變溫度。
  • 2億度高溫運行,用之不竭的能量,可控核聚變也許還需要50年?
    如果有一天人類實現可控核聚變，也許電費真的可以不要錢，當核聚變可以小型化，用在宇宙飛船上，那我們就可以非常低成本地前往月球甚至火星遊玩，在別的星球上建立家園。這一天何時到來呢？先來說可控核聚變，1932被提出，1950年開始研究，也就說核聚變的歷史和晶片的電晶體一樣，但是晶片已經有了翻天覆地的改變，但核聚變仍舊沒有摸到門檻。
  • 英國公司稱實現可控核聚變僅需數年
    「（可控）核聚變將在未來幾年內成為現實，而非數十年後。」實現1500萬度之後，ST40的下一個目標是在2018年產生1億度的等離子體。該公司計劃，在2030年之前實現商業核聚變發電。「無論是對英國還是全球核聚變能源發展而言，今天都是重要的一天。我們向世界展示了首個由私企設計、建造和運行的一流的可控核聚變裝置。」David Kingham稱，ST40將證明，在結構緊湊、成本優勢明顯的反應堆中可以實現1億度的聚變溫度。
  • 什麼是磁約束可控核聚變,什麼時候才能商業化可控核聚變發電?
    無論是磁約束還是慣性約束核聚變，都是可控核聚變研究的重要方向，兩者本質上沒有什麼區別，都是控制氚氘等輕元素聚合成重元素的一種方式，但兩者的原理與過程卻大相逕庭，不妨來圍觀一下！但在地球上，如此的高溫或者高壓都難以實現，當然與超高壓相比似乎高溫還簡單一些，所以現在的可控核聚變都是往這個方向上靠攏！儘管磁約束與慣性在實現方式上各不相同，但基本不外乎就是滿足這兩個條件！
  • 可控核聚變是什麼?將引發第四次工業革命
    除此之外，因為第一次工業革命和第二次工業革命都是能源的革命，所以許多科學家認為可控核聚變將會帶來第四次工業革命。今天我們就來了解一下可控核聚變！作為我國新一代「人造太陽」裝置，HL-2M離子體電流可達3兆安培、等離子體溫度將超過2億攝氏度，未來將用於開展聚變堆相關關鍵物理與工程技術研究，並為國際熱核聚變實驗堆（ITER）提供支撐。
  • 可控核聚變到底是什麼?
    可控核聚變被我們人類稱為無限的清潔能源，也就是說，若是掌握了可控核聚變技術，那我們就會擁有無限的能源來使用，從此不用再擔心能源缺少以及環境汙染的問題。我們現在所使用的能源主要來源就是石油和煤，而這些能源是有限的，他它總會有用完的一天，所以我們就要想辦法來解決這個問題。
  • MIT最新研究進展-可控核聚變這是真的要來了？
    作者：佰思科學 ｜沈東旭 邱亞明我們都知道可控核聚變很重要，如果能邁過這個坎就是人類文明進步的一大步。同時大家也都明白，可控核聚變實現起來很難。就好像譚詠麟永遠25歲一樣，關於可控核聚變有個永遠50年的梗--不管到了什麼時候，你都可以說，可控核聚變還有50年就能實現了。
  • 中國終於實現了可控核聚變
    核聚變託克馬克裝置特大科技新聞，我國的可控核聚變取得重大突破，咱們的人造小太陽首次實現放電了，我們離接近無線清潔能源，又近了一步，一旦實現可控核聚變發電，我們就可以完全擺脫對石油能源的依賴。，已經來到了一個引爆點，從這之後一定是一發不可收拾，科技成果遍地開花，沒有任何人再能阻擋我們前進的腳步了，就拿可控核聚變來說啊，取得進展的是成都的西南物理研究所，還有合肥的等離子物理研究所，在不同的核聚變路線上，也取得了重要的研究進展，可為喜事爆棚啊。
  • 世界上第一座核聚變發電廠即將下水
    卡亞能源開發商正在為世界上第一座核聚變發電廠選擇一個基地。它將舉行球形託卡馬克能源生產（STEP）。 世界上第一座核聚變發電廠即將下水
  • 為何應用可控核聚變還是遙遙無期？
    我們常常可以從新聞上看到專家稱可控核聚變實現應用還需要50年，這裡說的是應用，而不是工程階段，可控核聚變民用階段是個偽命題，至少在真正的可控核聚變研發出來後才能做到真正的預測應用時間。，等離子體學科本身建立時間就不長，許多理論也是借著可控核聚變的需求才發展起來，因此到目前為止，整個等離子體物理方面的基礎理論尚不完整，許多問題還有待探索。
  • 為何應用可控核聚變還是遙遙無期?
    我們常常可以從新聞上看到專家稱可控核聚變實現應用還需要50年，這裡說的是應用，而不是工程階段，可控核聚變民用階段是個偽命題，至少在真正的可控核聚變研發出來後才能做到真正的預測應用時間。
  • 從核裂變到可控核聚變,幾字之差卻是巨大鴻溝
    1942年世界第一座核反應堆在美國誕生，隨後人類就加速了核能的應用進程，不過可惜的是首先應用於戰爭與武器，這就是美國在日本投下兩顆迄今唯一用於實戰的原子彈，隨後才是1954年世界第一座商用核電站在前蘇聯建成。 核能有三種形式，分別是核裂變、核聚變和核衰變，其中能為人類提供大量能量的是裂變能和聚變能。
  • 人類為什麼要研究可控核聚變?
    歡迎大家閱讀本期的鵬楊科普，在前兩天的文章中給大家說了一下人造太陽的事情，其中我們說到了可控核聚變的問題，但我們並沒有談到可控核聚變的用途，沒有說到我們人類為什麼要花這麼大的精力去實現可控核聚變，若是實現了到底能有什麼作用？本期的內容我們就主要來說說可控核聚變的用途。
  • 可控核聚變的原理
    首先說核聚變是輕的原子合併成重的原子，並釋放出能量的物理過程，氫彈爆炸和太陽發光都是這個原理。那利用核聚變做一個慢慢釋放能量的發動機使用就成了尖端科學家們研究的主要事情了，這就是可控核聚變。重點就是可控，目前有兩個難點，第一是溫度，聚變發生要達到一億度高溫，原子彈爆炸能產生一億度。高溫也可以用雷射來解決，雷射加熱是非常迅速的。
  • 中國科學院最新突破,將用於可控核聚變工程,人造太陽有望
    而這些金屬材料不僅會被用在未來聚變堆第一壁裝甲中，助力可控核聚變的實現，還會在氫能源汽車以及航空航天等領域中發揮至關重要的作用。其實，在這之前俄媒就曾發布消息稱，中國正持續加大「可控核聚變」工程的發展力度，計劃在未來憑此取代擁有非凡能源地位的石油，打破「石油美元體系」的貨幣格局，重樹起全球新的國際貨幣體系。