MIT科學家擬建新核聚變反應堆 有望實現全面清潔能源利用

2020-12-23 東方網

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp參考消息網10月9日報導西媒稱,全球首座核聚變反應堆或將於2025年投入運行。該反應堆由美國麻省理工學院(MIT)設計,將有望實現全面清潔能源的利用。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp據西班牙《阿貝賽報》網站10月7日報導,經過二十多年的緊張工作,人們很可能已經進入了第一個核聚變反應堆的大門。核聚變產生的能量大於系統輸入的電能。根據最近發表在英國《等離子體物理雜誌》上的一系列最新研究,全球首座核聚變反應堆或將在2025年投入運行。如果屆時核聚變反應堆能夠順利投入使用,距離產生大量完全清潔的能源將只有一步之遙。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp報導指出,現有的核裂變反應堆與聚變反應堆的最大區別在於,前者是通過裂解鈾等元素的重原子核來獲得能量。裂解這些原子核會釋放出大量的能量,但也會釋放出危險的核輻射。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp與之相反的是,核聚變將輕原子核結合在一起,形成重原子核。當產生的原子的質量小於參與反應的原子的質量時,多餘的質量就會轉化為能量,釋放出大量光和熱,而且不會釋放出任何核輻射。核聚變不會產生二氧化碳等溫室氣體,也不會產生其他汙染物。而反應所必需的燃料——氫氣,在地球上的儲量足以滿足人類長達數百萬年的一切能源需求。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp報導稱,將氫同位素聚合成氦,釋放出取之不竭的熱核聚變能源,這個核聚變反應正是太陽等許多恆星獲取能量的方法。由於這些恆星具有巨大的引力,在其熊熊燃燒的內核中,氫原子能夠聚合起來,進而產生氦氣。而這個過程能夠釋放出維持地球生命所需的能量。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp在地球上模擬這一過程的主要問題在於,在沒有太陽巨大引力的情況下,迫使氫原子聚合在一起需要巨大的能量,而這個反應需要在至少1.1億攝氏度的溫度下才能發生。科學家很早以前就很清楚,核聚變這種核反應能夠產生比它所需要的能量大得多的能量,但直到現在,能量餘額依然是負數。換言之,用於引發核聚變的能量比核聚變過程本身產生的能量還要多。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbspMIT的等離子體物理學家、新核聚變反應堆研發項目的領導者之一馬丁·格林沃爾德表示:「實際上我們所有人都參與了這項研究。我們正試圖解決一個非常嚴肅的全球性問題。我們希望能對社會產生一定影響。我們需要解決全球變暖問題,否則文明自身就會受到威脅。而這似乎是一個可行的解決方案。」

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp報導介紹,新的核聚變反應堆名為SPARC,由MIT和美國聯邦核聚變系統公司的科學家聯合開發。如果能夠取得成功,SPARC將成為第一個能夠利用核聚變中產生的熱量來維持核聚變的反應堆,而不需要注入額外的能量。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp然而,到目前為止人類依然無法模擬太陽等恆星,在可控反應中利用等離子體核聚變的力量。因此在SPARC成功之前,還需要進行更多的研究。該項目於2018年啟動,將於明年6月開始建設反應堆。據研究人員介紹,該反應堆或將於2025年投入使用。

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp在詳細描述反應堆設計的7項最新研究中,研究人員指出,SPARC將能夠產生是其運行所需10倍以上的能量。格林沃爾德說:「核聚變發電廠可以逐步取代現有的化石燃料發電廠,而且不需要像太陽能或風能那樣重組電網。」

&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp研究人員預計,未來在SPARC基礎上建設的核聚變電站將能產生250兆瓦至1000兆瓦的電力。目前在美國的能源市場中,普通發電廠的發電量一般在100兆瓦到500兆瓦之間。

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