核聚变计划,ITER开始组装

2020-07-28 21:22:03

世界上最大的核聚变项目周二在法国南部开始了为期五年的组装阶段,预计第一个超热等离子体将于2025年末产生。

耗资200亿欧元(182亿英镑)的Iter项目将复制为太阳能供电的反应,旨在证明聚变电力可以在商业规模上产生。核聚变承诺提供清洁、无限的电力,但尽管进行了60年的研究,它还没有克服利用如此极端数量的能源的技术挑战。

数百万个部件将用于组装这个重达2.3万吨的巨型反应堆,该项目是历史上最复杂的工程项目。近3000吨超导磁铁,有些比一架大型喷气式飞机还重,将通过200公里的超导电缆连接起来,所有这些电缆都由世界上最大的低温工厂保持在零下269摄氏度。

法国总统伊曼纽尔·马克龙与来自ITER成员国、欧盟、英国、中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国的高级官员一起启动了组装阶段。日本首相安倍晋三(Shinzo Abe)表示:“我相信,颠覆性创新将在解决气候变化等全球问题和实现可持续的无碳社会方面发挥关键作用。”

Iter总干事伯纳德·比戈特(Bernard Bigot)表示:“实现清洁能源的独家使用将是我们这个星球的奇迹。”他说,核聚变,加上可再生能源,将允许交通、建筑和工业依靠电力运行。

但比戈特说:“一件一件地建造这台机器就像在错综复杂的时间线上组装一个三维拼图,精确度就像瑞士手表一样。”Iter项目构思于1985年,但已遭遇拖延。

当重氢原子聚变时,核聚变会释放出巨大的能量,但这需要150摄氏度的温度,比太阳核心的温度高10倍。氢燃料是从海水中提取的,只需要几克,但需要巨大的磁铁才能将等离子体容纳在被称为托卡马克的甜甜圈形状的真空室中。

与传统的核裂变反应堆一样,这一过程本身不会产生导致气候变暖的二氧化碳,但聚变反应堆不会熔化,产生的放射性废物要少得多。

Iter项目将是第一个实现“燃烧”或自加热等离子体的项目,预计产生的热量将是投入的10倍,远远超过之前的任何尝试。它在运行时也将使用大量的电能,为磁铁和科学仪器提供动力,但它的目的是验证大规模聚变的概念,而不是未来商业反应堆的设计。

正在组装的部件中有一个直径30米的低温恒温器,由印度制造,它包围着反应堆,并将其保持在所需的极低温度。其中一个电磁铁被称为中央螺线管,由美国制造,将具有举起航空母舰的磁力。

有许多私营公司通过小得多的设备进行核聚变,包括总部设在英国的托卡马克能源公司(Tokamak Energy),该公司已经筹集了1.17亿英镑的投资。该公司执行副主席大卫·金汉姆(David Kingham)表示:“我们欢迎Iter的进展,我们认为这是一个伟大的科学项目,是对托卡马克设备的重大认可。”

“但我们相信,在对更多无碳能源的需求推动下,在私人投资、模块化设计、新材料和先进技术的推动下,更快的进展是可能的,”他说。ITER工程师说,他们的巨大项目是经过验证的技术可以提供的规模。

其他核聚变公司包括Tri Alpha Energy,它利用粒子加速器技术,正在与谷歌合作,General Fusion,它使用熔融的铅和锂的漩涡来遏制等离子体,并得到亚马逊的杰夫·贝佐斯(Jeff Bezos)和第一光聚变(First Light Fusion)的支持。