利用核聚變獲取清潔、廉價能源的時間或可提前
太陽是一座巨大的核聚變工廠。我們能在地球上模仿這種能量生成過程嗎？
新浪科技訊 北京時間11月27日訊息，據國外媒體報道，有些初創公司聲稱，我們再過五年、就可以通過“微縮太陽”獲取無窮無盡的能量了。所謂“微縮太陽”，指的是能夠提供充足、低廉的清潔能源的核聚變反應堆。
由於人類對化石燃料的依賴，當今世界的全球變暖愈發嚴重，急需找到其它能源加以替代。否則，成百數千萬人的未來將岌岌可危：水源和食品短缺可能會導致饑荒和戰爭。
人們一直將核聚變視為一種可能的解決方案。但說辭永遠是“再過30年即可實現”，已經成了一個行業內的笑話。
但如今有幾家初創公司稱，他們可以大大提前將這一設想變成商業現實的時間。
核聚變究竟是什麼？
核聚變是指原子核的結合，在這一過程中釋放出的大量能量或許能解決我們的能源危機。太陽的能量也正是來源於此。核聚變十分清潔，而且相對安全，也不會產生任何排放物。
核聚變可產生大量能量，但難以實現，也難以控制。
但要使氘原子核與氚原子核結合在一起，必須在極大的壓力下才能完成，而這需要耗費大量能量，比目前我們能從核聚變中獲取的能量還要多。實現“能量增益”、即獲得的能量大於輸入的能量，對我們來說極具誘惑力，卻又難以實現。
不過據核聚變初創公司稱，情況已經大有改觀。
“核聚變正處於一個重大的轉折點上。”加拿大初創公司General Fusion總執行官克里斯托弗·莫里（Christofer Mowry）指出。該公司希望在五年內實現商業規模的核聚變。
“如今我們可以將日漸成熟的核聚變技術與21世紀新誕生的輔助技術相結合，如新增劑製造、高溫超導體等等。核聚變再也不是‘再過30年’的事情了。”
牛津大學基布林學院榮譽教授韋德·艾力森（Wade Allison）稱，該設想背後的科學原理已經得到了證實。主要挑戰在於實踐方面。
圖為Tokamak Energy公司最新託塔馬克內部正在發光的等離子體。
“具體時間我們還無法肯定，但基本的科學原理已經解決了，目前的挑戰在於材料方面的技術問題。”艾力森教授表示。
難度來自何處？
一大挑戰在於，我們必須打造出強大到足以容納超高溫等離子體、並且能承受極高壓力的容器。英國原子能機構總執行官伊安·查普曼教授（Prof Ian Chapman）指出，其排氣系統“經受的溫度與壓力將與太空飛船重新入軌時差不多”。此外還需要機器人維護系統，以及自動填料、修復與燃料儲存系統等。
Tokamak Energy公司致力於打造更便宜、更緻密的核反應堆。
“英國原子能機構正在研究這些問題，並在牛津附近的卡拉姆科學中心附近修建新的研究設施，與業界共同研發解決方案。”
發生了哪些變化？
一些私營能源企業認為，通過運用新材料和新技術，他們可以更快地解決這些實際挑戰。
位於牛津郡的Tokamak Energy公司正在研究球型託塔馬克，即利用高溫超導體、將等離子體限制在極強磁場中的反應堆。這裡的“高溫”是物理概念，相當於零下70攝氏度。
“這是目前最成功的託塔馬克。”該公司總執行官喬納森·卡靈（Jonathan Carling）表示，“球型託塔馬克是一種效率更高的拓撲學結構，因此我們能夠大大提高反應的緊湊度和效率。此外它體積較小，因此靈活度更高，成本也較為低廉。”
該公司目前已經打造了三臺託塔馬克，其中第三臺名為ST40，利用厚30毫米的不鏽鋼和高溫超導體打造。今年六月，該託塔馬克中的等離子體溫度成功達到了1500萬攝氏度，比太陽核心溫度還要高。該公司希望明年夏天能夠突破1億攝氏度。而中國科學家稱自己已於本月實現了這一目標。
Iter核反應堆到2025年才能修建完成。
“我們希望在2022年前實現能量增益，並在2030年前開始向電網供電。”卡靈表示。
與此同時，美國麻省理工學院正在與新成立的Commonwealth Fusion Systems公司合作，共同研發甜甜圈形託塔馬克Sparc。該團隊由比爾蓋茨、傑夫·貝佐斯等億萬富翁出資，希望能研發出可以在工廠中製作、然後送往現場組裝的小型反應堆。
這些私營企業正在挑戰Iter（國際熱核實驗反應堆）的地位。這項核聚變專案共涉及35個國家，具有旗艦性意義。Iter在拉丁語中有”路“的意思。目前該專案正在打造全球最大的實驗聚變設施，但直到2025年後才會點火試營，此後還需要更長時間才能投入商業應用。
”各Iter成員國利用核聚變獲取清潔能源的緊迫程度不同。“一名發言人表示，”一些國家明確表示，希望在2050年前實現核聚變併網發電；其它國家則將目標放在本世紀後半葉。“
而該領域的後起之秀們認為，自己可以做得更好。
”利用新型高溫超導體磁場技術，我們可以打造出體積小得多的淨能量聚變裝置。Sparc的體積和重量將只有Iter的64分之一。“麻省理工學院等離子體科學與聚變中心副主任馬丁·格林沃德（Martin Greenwald）指出。而更小的體積就意味著更低的成本，核聚變領域也可以形成”更小、更靈活的組織。“
但各方人士似乎都認為，Iter、卡拉姆科學中心和私營領域的工作其實是相互補充的性質。
”歸根結底，我們都有著同樣的夢想：讓核聚變發電成為未來清潔能源的核心所在。“（葉子）
