為什麼核聚變永遠都是五十年?

物理 核技術 能源 石油 地球 西部遊星 2018-12-02
為什麼核聚變永遠都是五十年?

首先核聚變的物理基礎是等離子體物理,等離子體學科本身建立時間就不長,許多理論也是藉著可控核聚變的需求才發展起來,因此到目前為止,整個等離子體物理方面的基礎理論尚不完整,許多問題還有待探索。

其次是可控核聚變從真正開始研究到現在也才60年的時間,在這60年的時間裡,先驅科學家們一直致力於如何“約束”住高達幾億攝氏度的等離子體,因為要想發生核聚變反應,至少達到這麼高的溫度。可是當今最耐熱的材料不到1萬度也會熔化氣化,在利用磁場和慣性來完好約束等離子體的道路上,我們已經整整花費了60年。

在這個過程中等離子體物理學家們嘗試了許多磁場形狀,通過計算、模擬、實驗多種手段來尋找更好的磁場形狀和運行參數,到目前為止,以“託卡馬克”(發展的最好的一種磁場約束裝置、候選反應堆)為例,已經在高參數下穩定運行上百秒的時間,並且將等離子體的大多數不穩定性都抑制了。

2025年國際熱核反應堆ITER即將開始工作,開始實現聚變點火,從那時可控核聚變研究即將跨入到“反應堆”時代,所有的研究開始從“約束等離子體”的主題跨越到“燃燒等離子體”的階段去;

2035年我國的第一個工程示範堆CFETR即將服役,是第一個驗證工程可行性的反應堆,也是正式從核聚變反應中提取電力的時刻,距離那裡,我們還有20年。

真正的利用核聚變要到什麼時候?其實很難說。目前石油、煤炭、天然氣的儲量,尤其是煤炭儲量還很豐富,對於核聚變的要求主要來自於無碳能源的需求。但核裂變在增殖堆的反應能利用率隨著研究,近年來開始不斷增長,可能成為無碳能源重要的候選之一,也會對核聚變研究的投資產生一定影響。

但是毋庸置疑,核聚變的“無窮的能源”、“更高級別的生產力”和“高容錯率的核反應堆”的優勢,使得人類對於核聚變的剛性需求在未來一百年內會逐漸體現出來,那時候市場會帶著成熟的反應堆來到地球上。

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