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英擬建世界首座核聚變電廠
2019-10-15 / ：81
據(jù)英國(guó)《自然》雜志近日?qǐng)?bào)道，英國(guó)政府近日宣布，將投資兩億英鎊（2.48億美元）建造全球首個(gè)商用核聚變發(fā)電廠，希望到2040年實(shí)現(xiàn)核聚變能源生產(chǎn)的商業(yè)化。
核聚變反應(yīng)就是兩個(gè)較輕的原子核聚合成一個(gè)較重的原子核時(shí)，質(zhì)量虧損，釋放出能量的過(guò)程。太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行的就是氫氦聚變過(guò)程。聚變能具有資源無(wú)限、不污染環(huán)境、不產(chǎn)生高放射性核廢料等優(yōu)點(diǎn)，一直被描述為能源領(lǐng)域的“圣杯”。但目前，還沒(méi)有反應(yīng)堆能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)中產(chǎn)生的能量超過(guò)點(diǎn)燃反應(yīng)所需要的能量，目前正在法國(guó)南部進(jìn)行的“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆”（ITER）項(xiàng)目旨在于2035年實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
而英國(guó)更進(jìn)一步，建造可以利用核聚變發(fā)電的電廠——“能源生產(chǎn)用球形托卡馬克”（STEP）。在接下來(lái)的4年中，庫(kù)勒姆聚變能源中心的科學(xué)家將為STEP設(shè)計(jì)詳細(xì)方案，該發(fā)電廠預(yù)計(jì)能產(chǎn)生數(shù)百兆瓦的凈電能，并擬21世紀(jì)40年代初開(kāi)始運(yùn)行。整個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)將耗資數(shù)十億英鎊。
像ITER一樣，STEP也將基于“托卡馬克”設(shè)計(jì)——使用磁場(chǎng)限制氫的重同位素氚和氘的等離子體，讓其在極端高溫和高壓下相互融合，產(chǎn)生聚變能。不過(guò)，ITER的托卡馬克是甜甜圈形狀的裝置，而STEP則將這些超熱的氣體置于更緊湊的蘋果核形狀的裝置中。此外，STEP的尺寸更小（全長(zhǎng)約10米）。科學(xué)家們認(rèn)為，縮小尺寸可以降低制造成本。但縮小尺寸也會(huì)帶來(lái)問(wèn)題，比如，如何在更小的表面積上管理等離子體的極端熱量等。麻省理工學(xué)院的等離子體物理學(xué)家安妮·懷特說(shuō)，制造更緊湊的托卡馬克裝置是一個(gè)冒險(xiǎn)的選擇。ITER的托卡馬克裝置問(wèn)題應(yīng)該不大，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)已被廣泛研究，但球形托卡馬克裝置還有許多未知數(shù)，“這意味著存在更多風(fēng)險(xiǎn)。”
