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美国首次实现核聚变反应净能量增益,将带来无限且廉价的清洁电力

据华盛顿邮报报道,美国能源部计划在周二(12月13日)宣布,科学家们首次实现能产生净能量的核聚变反应。这是在长达数十年、耗资数十亿美元寻求开发一种能够提供无限、廉价、清洁电力的技术过程中,一个重要的里程碑。

美国国家点火设施官网截图

聚变研究的目的是复制在太阳上创造能量的核反应。这是科学家们自20世纪50年代以来,一直在追逐的无碳电力的“圣杯”。它离商业使用至少还有十年甚至几十年的时间,但最新的发展可能会被拜登政府宣传为对政府多年来大规模投资的肯定。

大量的公共和私人资金被投入到世界范围内的核聚变竞赛中,目的是最终制造出核聚变机器,这种机器可以在没有碳足迹、没有放射性废物的情况下将电力输送到电网,所需的资源也远远少于利用太阳能和风能。

推广者表示,除了气候方面的好处,它可以帮助世界上贫困地区带来廉价电力。

一位熟悉加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火设施工作的高级聚变科学家说:“对我们大多数人来说,这只是时间问题。”上述核聚变反应是在此设施实现的。

英国《金融时报》周日率先报道了这一进展。两名熟悉这项研究的人士证实了这一点,他们要求匿名,以免先于官方宣布。能源部长詹妮弗·格兰霍姆定于周二在一个媒体活动上宣布这一消息,活动被称为“一项重大科学突破”的公布。

农业部和实验室均拒绝置评。实验室的一名官员说,研究人员仍在最后确定他们的分析结果,在周二之前不会公布任何官方发现。

核聚变科学以极高的速度将两个原子撞击在一起,并将反应产生的能量转化为电能,为家庭和办公室供电,而不会向空气中排放碳或向环境中倾倒放射性废物。

在过去的几十年里,科学家们一直在试验核聚变反应,直到现在他们才能够创造出产生能量高于消耗的聚变反应。虽然这一成就意义重大,但未来仍存在巨大的工程和科学挑战。

创造净能量增益需要世界上最大的激光器之一的参与,并且需要大量的资源来重新建立所需的反应规模,使核聚变实际用于能源生产。更重要的是,工程师们还没有开发出能够以经济实惠的方式将这种反应转化为电力,并实际部署到电网中的机制。

科学家们说,制造足够大的设备来大规模产生核聚变能量,将需要极其难以生产的材料。与此同时,反应产生的中子会给产生它的设备带来巨大的压力,这样它就会在这个过程中被摧毁。

还有一个问题是,这项技术能否及时完善,以减缓气候变化。

即便如此,核聚变技术的研究人员和投资者仍称赞这一突破是一个重要的进步。

大型私营核聚变能源公司TAE的政策和全球事务负责人戴维·埃德尔曼(David Edelman)说:“美国将会为此感到非常自豪。这是迈向核聚变能源的道路上一个非常重要的里程碑。”

与此同时,拜登政府正将核聚变能源研究列为其气候和能源议程的优先事项。拜登在今年夏天签署了名为《减少通货膨胀法》的重大气候一揽子计划,这些项目是获得数百亿美元补贴和拨款的优先项目之一。

在过去的几十年里,美国、俄罗斯和许多欧洲国家已经投入了数十亿美元的政府资金,试图掌握这门科学,他们相信,如果能够成功,将是世界的福音。