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核聚变提供无尽能源 2035年水氢“发电”试验
www.creaders.net | 2022-12-13 12:34:33  世界新闻网 | 0条评论 | 查看/发表评论
 

核聚变提供无尽能源 2035年水氢“发电”试验

共有35国家正在合作核融合技术,希望发展出像太阳中心的氢聚变而产生乾淨的新能原因。图为俄国製的线圈,正运往法国组合。(Getty Images)

各国自1930年代开始研究清洁能源,“人造太阳”的融合技术最近才有些许进展;2月,剑桥附近卡尔汉村的科学家,在实验场所创下五连续秒钟内制造出5900万焦耳能量的纪录;虽然这只够一户人家一天的用电量,却证明核融合在地球上是可能持续的,也对法国南部国际热能核实验反应炉(ITER)的研究团队,提供极大的鼓舞。

有线电视新闻网(CNN)报道,人口已达80亿,却因使用过多化石燃料,承受温室效应与危机的地球,对清洁能源的需求之急切可知,而核融合(Fusion Energy)是在地球创造第二太阳般提供无尽能源的最佳可能。

核融合的原理是把天性相斥的两个分子强力融合,方法是注入少量的燃料到环磁机(tokamak),启动巨大的磁力,创造出电浆,然后加温到最大极限,强迫那两个分子融合为一,过程中会产生氦(Helium)和中子(Neutron)。

氦和中子的质量都比原来的本身轻,其中“减掉”的物质,会转化为巨大的能量。脱离电浆的中子撞击环磁机内壁,变成热能,可以用来煮开水、产生蒸气、推动涡轮发电。

问题是,电浆所需的摄氏1.5亿度高温,是太阳核心温度的10倍,怎麽可能在地球上产生?唯一的办法就是模仿太阳,因为它就是每秒钟融合好几百吨氢气和氦气的巨大电浆球。

ITER团队受了英国实验成果的鼓舞,希望自己更好的设备能靠注入50兆瓦( megawatts),试验出500兆瓦的能量。更重要的是,持续更长的时间。因为唯有长时间融合,才可能将这个“试验成功”的理论商业化。

核聚变提供无尽能源 2035年水氢“发电”试验

位于加州的国家实验室可望达到人类发展能源的新里程,但距离商转可能还要十几年时间。(路透)

核聚变提供无尽能源 2035年水氢“发电”试验

各国积极研究核融合技术,图为位于德国的反应器“维德斯坦7-X”,研究透过核融合技术产生洁淨能源。(美联社)

ITER计划离商业化更进一步的理由是用淡水、海水都含有的氢同位素( deuterium)和三重氢(tritium)来融合,500毫升的水加上少许三重氢产生的融合能量,就足够一户人家用一年。三重氢目前很稀有,全球仅有20公斤,但试验需求每年不过400公克。每公克要价3万美元。

用水融合发电的材料产出能量比是1比800万,人类会继续试验,35国科学家在法国普罗旺斯省圣保罗杜杭(Saint-Paul-lez-Durance)的小太阳计划,不断在扩增器材,就是证明。750顿重的起重机正在建造一座2.3万吨的环磁机;这是一座由100万个组件、1000个零件组成,有三座艾菲尔铁塔重、部分直径达24米的庞大实验器。

ITER计划2025年融合出第一堆电浆,如果一切顺利,将于2035年开始水氢分子“发电”实验。

新闻辞典/核融合

根据美国(DOE)官网上的解释,核融合反应为太阳和其他恆星提供动力。在融合反应中,两个轻原子核合并形成一个较重的原子核。这个过程释放出能量,因为所得单核的总质量小于两个原始核的质量,剩馀的质量变成了能量。假如科学家能研发出一种方法来利用核融合所产生的能量,可能是一种重要的能源生产方法。

从事融合能源应用的研究人员对氘-氚(DT)融合反应特别感兴趣。氘-氚融合产生一个氦核(或α粒子)和高能中子。在此过程中释放出比大多数融合反应远远更多的能量。

在未来潜在的融合发电厂中,DT反应产生的中子会产生能量供我们使用。研究人员专注于DT反应,因为它们会产生大量能量。

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