核聚变发电商业化 微软签全球首个购电协议

　   核聚变发电技术因生产过程中基本不产生核废料，也没有碳排放污染，被认为是全球碳排放问题的最终解决方案之一。5月10日，总部位于华盛顿DC的荷里昂能源公司（Helion Energy）宣布与微软公司达成全球首个核聚变电力采购协议，意味着该技术正式走入商业运行。

　　核聚变（台湾叫“核融合”）是在特殊条件下将较轻的原子融合成较重的原子，如2个氢原子融合成1个氦原子，而释放出巨大能量，这与太阳等恒星产生能量的方式相同。因为氢是常见的元素（水是氢的化合物），等于有取之不尽的能源，再加上生产工艺无放射性、无污染，所以该技术号称能源界的圣杯，一直备受期待。

　　根据荷里昂能源公司和微软的协议，新核聚变电厂计划在2028年接入电网，在一年内将发电量提升至50兆瓦以上，在美国多个州运营商用核反应堆的星座能源公司（Constellation Energy）将担任其电力营销商，并将管理该项目的输电。不过，对于如何实现这一目标，两家公司都未给出具体的说明。

　　荷里昂公司是一家私营清洁能源公司。据其网站介绍，该公司创立于2013年，十年来一直致力于开发核聚变商业电力系统。该公司在2020年建立了第六个核聚变工作原型，该原型达到了1亿摄氏度的等离子体温度。目前，该公司正在建造第七个原型，将使用脉冲高功率磁体技术实现核聚变，预计将在2024年展示其发电能力。

　　荷里昂的创始人兼首席执行官大卫·柯特利（David Kirtley）表示，他们有信心交付世界上第一个核聚变发电设施。他说，荷里昂与微软的协议是有约束力的协议。如果他们没能构建一个核聚变系统，将会受到经济处罚。

　　台湾经济部国际合作处的陈祈典在今年2月份撰文表示，多数专家都认为核聚变发电技术的商业化估计要到20年到30年之后才能实现，这对于2050年全球净零排放目标的实现恐难有太大帮助。而荷里昂的计划如果成功，则意味着全球核聚变能源部署的时间将比普遍的预期大大提前。

　　核聚变工业协会负责人安德鲁·霍兰德（Andrew Holland）表示，核聚变并不容易，购电合同可能包括了电力交付时间的条款。不过，他也认为，这份购电合同显示出，商界已开始意识到核聚变时代可能提早到来，此次合作是对荷里昂的信任投票。

　　微软副董事长兼总裁布拉德·史密斯（Brad Smith）表示，他们乐观地认为核聚变是可以帮助世界向清洁能源过渡的重要技术。而荷里昂的工作符合微软的长期清洁能源目标，并将推动市场建立一种全新高效的方法，更快地将更多清洁能源输送到电网。

　　星座能源公司的首席商务官吉姆·麦克休（Jim McHugh）表示，核聚变技术将改变游戏规则。“结合我们的无碳能源匹配方案，荷里昂和微软正在帮助建立一个以无碳能源为标准的未来。”

　　核聚变发电技术工作原理及运作方式

　　目前的核能发电使用的是核裂变技术，通过种子连锁撞击铀-235，分裂释放出热量产生蒸气、进而推动涡轮机发电。不过，其最大的问题是用过的燃料棒仍有放射性，须长期冷却并隔绝辐射，处理成本高。

　　而核聚变发电技术则不存在辐射和污染问题。荷里昂公司采用了独有的脉冲等离子核聚变装置，使用氘和氦-3融合释放能量生成零碳电力。根据该公司的说法，该装置最终应该能够重新获取用于触发反应的电能，将其用于为设备的磁铁充电。不过，该生产工艺面临的挑战是如何实现净能量增益。

　　美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）在去年底实现了核聚变的净能量增益。该实验室采用了当前两种主流运作方式之一的激光束照射融合技术。

　　去年12月5日，美国能源部宣布LLNL的核聚变研究取得了重大突破，首次实现了核聚变反应的150%的净能量增益。而这一成果背后是研究人员60年的努力。

　　实验中，科学家们将192束激光束发射到一个微小的氢燃料球上，创造出超过1亿摄氏度的高温环境，使得氢原子发生聚变并释放能量。结果显示，激光束投入能量为200万焦耳，而产生的能量输出为315万焦耳。

　　另有一种运作方式是环磁机技术，即电浆在管道中受超导磁铁拘束不断流动加热以发生聚变。国际热核聚变实验反应炉（ITER）与欧盟、美国、中国、印度、日本、俄罗斯和韩国共同合作在法国兴建了全球最大的环磁机，由欧盟主导，预计于2025年进行电浆实验，2035年进行核聚变实验，目标是将净能量增益拉高至10倍。