融合技術能否為滿足未來電力需求提供途徑?

在核聚變動力技術方面，研究團隊繼續尋求可持續的解決方案。雖然它仍然是難以捉摸的，但獎金是巨大的 - 無限的自由能量。

最新動態推進融合力量

美國能源部(DOE)普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)的研究人員 在理解該過程方面取得了重大突破。具體而言，他們發現了一種機制，有助于控制困擾反應管理的揮發性破壞。

這些破壞性事件使聚變反應過程停止，同時損壞包含反應的外殼(稱為“托卡馬克”)。作為控制這些事件的方法的一部分，研究人員依賴于預測性深度學習人工智能(AI)模型。

該發現預計將有益于ITER (國際熱核實驗反應堆)的工作。

ITER是一項大規模的國際核聚變研究項目。該項目位于法國南部的普羅旺斯，預計耗資 高達250億美元，盡管已經建成幾年，但預計到2025年才能完工。該項目由中國，歐洲資助和支持。聯盟，日本，美國，俄羅斯，韓國，印度和其他35個國家。

根據ITER的說法，它認為新設施是“今天的聚變研究機器和未來的聚變發電廠之間的關鍵實驗步驟”。然而，盡管正在制定重大投資，并且在研究方面取得了進展，但第一個商業聚變發電廠投產的時間表是2050年。

什么是核聚變?

核聚變涉及 通過將輕原子碰撞在一起產生能量的過程。核聚變能量需要大量的熱量。物理學家努力復制核聚變，使其相對于所使用的能量輸入產生過剩的能量。

氘是一種穩定的氫同位素 - 它在地球的海洋中天然富含。它是核聚變反應堆所需的關鍵資源或燃料。只要地球上有水，我們就有資源復制核聚變并為世界提供自由能源。

該技術的核心是產生熱量 - 這是通過聚變反應產生的。在自然界中，太陽提供了引發這種反應所必需的力量的最明顯的例子。

多年來，試圖以凈能量增益復制這一過程已經證明對全球研究團隊來說是一個相當大的困難 - 更不用說在商業基礎上進行擴展。盡管如此，有跡象表明核聚變技術正朝著可行性邁進。

核電不危險嗎?

我們的核電歷史一直存在爭議。1979年在賓夕法尼亞州的三哩島，1986年的切爾諾貝利，最近在2011年的日本福島。這些都是該行業的頭條災難 - 在全球核電站發生了一系列鮮為人知的致命事故。

盡管如此，核聚變的支持者聲稱它提供無限，安全，清潔和廉價的能源。現有技術涉及核裂變反應，而核聚變，他們聲稱這次將是不同的。

毫無疑問， 就所需的輸入而言，融合更好。它不需要使用鈾。氘是主要成分，可以從海水中蒸餾出來。

至少在理論上，融合應該比裂變更容易控制。反過來，這應該意味著它比裂變更安全。此外，預計最終應該是低成本 - 電費為每千瓦時3美分。

該過程唯一的副產品是氦氣，這意味著沒有溫室氣體釋放到大氣中。

就缺點而言，需要大量的能量輸入。當然，科學家們正在努力實現凈能源產出過剩的情景。然而，即使實現了這一點，它仍然會削弱核聚變代表“自由”能量的概念。

使經濟模式的難度更加復雜的是高昂的資本成本。雖然ITER的250億美元成本可能是一個特例，但一旦商業工廠投產，它仍然預計會有很高的建造成本。

雖然支持者聲稱它更安全，但事實是這項技術是全新的，尚未得到充分證明。有了這個，沒有人可以肯定地說出安全方面的下行風險程度。這可能 是需要的氚運行核聚變發電站。如果是這種情況，核裂變反應堆可能必須繼續運行(為了提供一個來源)。

聚變反應堆仍然存在顯著的輻射危險，并且需要大量的水來冷卻火力發電廠。

地平線上的斑點

在我們試圖減少核武器擴散的世界中，核聚變反應堆的存在可能導致秘密生產钚239。

第一個商業核聚變工廠的里程碑預計在2050年。它現在只是一個地平線上的斑點。

除了達到商業上可持續的生產模式之外，研究人員可能還有時間和空間使這一過程更加安全。也就是說，他們不太可能屈服于物理定律，因此，未來融合能力是否會成為我們能源需求的負責任和可持續選擇仍有待觀察。