俗話說“萬物生長靠太陽”。在太陽內(nèi)部，無時(shí)無刻不在發(fā)生著核聚變反應(yīng)，為大自然提供最普遍的能量來源。核聚變反應(yīng)有望為人類提供近乎無限的清潔能源，對于解決全球能源危機(jī)至關(guān)重要。
鑒于此，科學(xué)家們正在地球上建造核聚變裝置——“人造太陽”，希望其能像太陽一樣發(fā)生核聚變反應(yīng)，從而源源不斷地產(chǎn)生能量。隨著技術(shù)的進(jìn)步，核聚變也吸引了越多越多私人投資。據(jù)美國《新聞周刊》網(wǎng)站最近報(bào)道，2022年核聚變領(lǐng)域的私人投資額激增，該行業(yè)短短一年的投資額就超過此前的投資總額。
幾乎無限的清潔能源
就目前人類的科技水平而言，核聚變可以被稱為人類能源的“終極方案”。現(xiàn)在人類核電站反應(yīng)堆采用的都是核裂變——較重的放射性元素(如鈾和钚)原子核分裂產(chǎn)生能量。核聚變則是將較輕元素(如氘、氚)的原子核融合生成較重元素(如氦)。當(dāng)產(chǎn)生的原子質(zhì)量小于參與反應(yīng)的原子質(zhì)量時(shí)，多余的質(zhì)量就會(huì)轉(zhuǎn)化為能量，釋放出大量光和熱。太陽內(nèi)部時(shí)時(shí)刻刻都在發(fā)生這樣的反應(yīng)，這也是太陽哺育天地萬物的能量來源。
美國密歇根大學(xué)等離子體物理學(xué)家卡洛琳·庫蘭茲解釋說，相比核裂變，核聚變釋放出的能量更多。核聚變也不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體以及核廢料等污染物，非常清潔。而且反應(yīng)所必需的燃料氘可以直接從海水中提取，氚則可以通過中子和鋰反應(yīng)產(chǎn)生。因此，核聚變產(chǎn)生的基本上是無限的清潔能源。
此外，核聚變反應(yīng)堆也不會(huì)出現(xiàn)堆芯熔毀的危險(xiǎn)。如果能夠穩(wěn)定長時(shí)間維持可控核聚變，并且保證輸出的能量大于輸入能量，人類就相當(dāng)于給自己造了一個(gè)“人造太陽”，能源問題有望一勞永逸地解決。
獲私人資本青睞
“人造太陽”的光芒如此耀眼，它展現(xiàn)出的美妙前景如此誘人，私人資本已經(jīng)開始買單了!
核聚變工業(yè)協(xié)會(huì)(FIA)最新發(fā)布的報(bào)告顯示，2022年核聚變領(lǐng)域的私人投資額激增，該行業(yè)短短一年的投資額就超過此前的投資總額。這是FIA發(fā)布的第二份全球核聚變產(chǎn)業(yè)報(bào)告。報(bào)告顯示，對核聚變的私人投資總額為47億美元，與去年第一份報(bào)告的數(shù)據(jù)相比，增加了28.3億美元。
2021年12月，美國一家以商業(yè)核聚變?yōu)槟繕?biāo)的美國聯(lián)邦核聚變系統(tǒng)公司(CFS)宣布拿到18億美元的融資，這一數(shù)字刷新了人類歷史上核聚變私人投資額的紀(jì)錄。CFS報(bào)道稱，這次投資方包括比爾·蓋茨、索羅斯、谷歌母公司“字母表”等一眾大佬。
另據(jù)美國《新聞周刊》網(wǎng)站7月19日報(bào)道，美國石油巨頭雪佛龍宣布，該公司參與了對谷歌支持的核聚變初創(chuàng)公司TAE技術(shù)公司的投資，一輪金額達(dá)2.5億美元。TAE技術(shù)公司擁有“非放射性方法”，總共籌集到12億美元，其目標(biāo)是在2030年代早期打造一個(gè)可供商業(yè)使用的核聚變反應(yīng)堆。該公司的第五代聚變反應(yīng)堆“諾曼”于2017年亮相，目前已被證明能夠在超過7500萬攝氏度的溫度下維持穩(wěn)定的等離子體。
此外，數(shù)據(jù)顯示，在過去5年左右的時(shí)間里，核聚變創(chuàng)業(yè)公司如雨后春筍般爭相冒出，數(shù)量不斷增長，且似乎沒有下降趨勢。
FIA首席執(zhí)行官安德魯·霍蘭德在其發(fā)布的全球核聚變產(chǎn)業(yè)報(bào)告中稱：“未來有一天，當(dāng)人們?yōu)楹司圩儺a(chǎn)業(yè)著書立傳時(shí)，過去12個(gè)月將被視為一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，核聚變將從此走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入市場，絕大多數(shù)公司預(yù)測核聚變將在21世紀(jì)30年代某個(gè)時(shí)刻首次為電網(wǎng)供電。”
《新聞周刊》網(wǎng)站在報(bào)道中指出，目前絕大多數(shù)核聚變初創(chuàng)公司都在開發(fā)用于能源目的的核聚變反應(yīng)堆，也有一些公司專注其他市場，如研發(fā)用于太空和海洋行業(yè)的推進(jìn)系統(tǒng)等。
任重而道遠(yuǎn)
理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感。對于人類來說，可控核聚變是最誘人的科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn)之一，但迄今為止，還沒有任何國家和團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了正輸出——產(chǎn)生的能量比耗費(fèi)的能量多。不過，科學(xué)家們在不斷朝這一目標(biāo)邁進(jìn)。
今年1月，一個(gè)由超百名科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)在最新一期《自然》雜志上發(fā)表了4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成果。美國勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室國家點(diǎn)火裝置在實(shí)現(xiàn)核聚變目標(biāo)的路上取得了里程碑式的突破，獲得了所謂的“燃燒等離子體”，這意味著核聚變?nèi)紵梢杂煞磻?yīng)本身產(chǎn)生的熱量來維持，而不是靠輸入的激光能量。研究人員稱，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了高達(dá)0.17兆焦耳的能量，但仍小于啟動(dòng)核聚變過程所需的1.9兆焦耳的能量。他們下一步的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)火”，即核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量大于其消耗的能量。
盡管如此，研究論文合著者、勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室核聚變項(xiàng)目首席科學(xué)家奧馬爾·哈瑞肯表示，最新實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人興奮，但我們離實(shí)用的核聚變能源還有很長的路要走，也許需要幾十年。(記者 劉 霞)
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