耗费巨额资金 核聚变技术进展缓慢

2011-8-29 09:02 来源: 人民网
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欧洲联营环形托卡马克装置

  几十年来,科学家们一直希望在未来,核聚变技术能给人类带来无限且廉价清洁的电力。但截止目前为止,可控核聚变的实现似乎还是举步维艰、遥遥无期。

  英国卡拉姆(Culham)聚变能研究中心首席教授史蒂夫?考利(Steve Cowley)多年来从事着该领域的研究,在日前进行的一次试验中,可控核聚变持续时间接近1秒。

  《卫报》称,在回答人类面临的最紧迫的科学挑战时,英国的斯蒂芬?霍金(Stephen Hawking)教授和布莱恩?考克斯(Brian Cox)教授都认为,人们应利用核聚变生产电力,因为核聚变是一种近乎无限的能源来源,不会产生污染,成本低廉,能够为未来人类发展提供动力。考克斯表示,尽快让核聚变技术实现商业化是一种“道德责任”,如果没有该技术,人类将在本世纪末遇到“非常棘手的麻烦”。

  半个多世纪以来,全世界的科学家一直在孜孜不倦地研究着核聚变技术,但在可控核聚变技术的商业化过程中,即使投入了大量的研究力量和资金,该研究似乎总是停滞不前。

  《卫报》表示,考利每天都能感受到科研的困难。然而,最近发生的事情又让科学家们的压力倍增:国际气候变化谈判陷入僵局;提高可再生能源产量的目标不切实际;日本福岛核危机给核裂变技术的未来蒙上巨大的阴影;出于安全考虑,德国和意大利决定不再支持核电的发展。

  但考利依旧比较乐观。他相信,在2014年至2015年聚变研究中心将会创造新的记录。1997年,位于卡拉姆的欧洲联营环形托卡马克装置(即欧洲联合核聚变试验环状装置计划)的可控核聚变时间达到了2秒,以25兆瓦的输入功率获得了16兆瓦的聚变能,这目前聚变的最好记录。核聚变技术要实现商业化,其需要提供近10倍的功率增益。

  考利表示,技术飞跃目前的困难是找到一种能够抵御托卡马克装置内中子轰击的材料,但要实现这一点,所需要的电力成本惊人。

  去年,位于法国的国际热核聚变实验堆开始动工兴建。该计划耗资150亿欧元,由欧盟、美国、中国、印度、韩国、俄罗斯在内的国际联盟资助。实验堆将示范核聚变技术的商业可行性,计划使可控核聚变时间达到一小时,实现10倍的功率增益。(1欧元约合9.21元人民币)

  然而,上述计划的预计成本急剧飙升,欧洲各国对此表示担忧,要求控制预算。另外,一些环保组织也反对该计划,认为这笔巨额资金可以用于资助海上风电的发展。不仅如此,一些等离子物理学家认为,国际热核聚变实验堆的设计存在缺陷,替代设计能够以更低的成本产生更好的效果。

  《欧洲聚变开发协议》组织负责人弗朗切斯科?罗马内利(Francesco Romanelli)表示,巨额投资确属必要,核聚变技术未来回报非常诱人。该技术不会产生温室气体,本质上是安全的,不会给子孙后代留下负担。而且聚变燃料几乎无限,以目前的能源消耗量来计算,单靠海水实现的核聚变就可以满足人类3000万年的能源需求。

  罗马内利还表示,核聚变的另一个好处是非常安全,可控核聚变发电装置可以设置在电力需求量最大的城市中心区域,海啸、地震或炸弹袭击对核聚变装置产生的损害仅是结构性的,与核裂变不同,如果受到干扰,核聚变反应会立即停止。

  考利认为,核聚变技术潜力虽然巨大,但要实现商业化,至少需要30年的时间。他预计,到2100年该技术将可以提供人类能源需求的20%到25%。而罗马内利的预测则更为乐观,他认为届时人类至少一半的能源需求将由核聚变技术提供。