电网的核聚变比你想象的要快得多

  在不到十年的时间里，商业核聚变已经从科幻小说变成了科学事实。即使是西方政治阶层中消息灵通的成员，也大多没意识到超导体、激光和先进材料的量子飞跃突然改变了聚变发电的经济性。

  英国的First Light Fusion上周宣布，它已经打破了美国桑迪亚国家实验室的压力世界纪录，将边界推高至1.85太帕，是地球核心压力的五倍。

  几天前，一系列同行评议的论文证实，波士顿附近的联邦聚变系统公司（Commonwealth Fusion Systems）打破了使用最新高温超导技术的场强为20特斯拉的大型磁体的世界纪录。这超过了产生高于 1.0 的净能量或“Q 因子”所需的阈值。

  “一夜之间，它基本上将聚变反应堆的每瓦成本改变了近40倍，”麻省理工学院（MIT）等离子体专家Dennis Whyte教授说。IEEE Transactions on Applied Superconductivity 三月版发表了六篇论文，批准了该技术的不同方面。

  磁铁用于通过挤压托卡马克装置内的超热等离子体来融合氢同位素。温度必须比太阳表面高十倍才能复制太阳聚变，因为地球的磁场要弱得多。

  “旧”低温磁铁由铌合金制成，在-270°C下工作在接近绝对零度。新磁铁使用具有全新设计的稀土氧化钡铜 （ReBCO） 将温度从 4 开尔文提高到 20 开尔文。它们将超导性与极强的磁力相结合。这利用了核聚变能力的“多个数量级增长”。

  Commonwealth的首席执行官鲍勃·穆姆加德（Bob Mumgaard）告诉我，这种改变游戏规则的技术在10年前几乎不存在，五年前还处于起步阶段。“突破在于超导体。更强的磁铁说明我们可以建造一个小40倍的工厂，“他说。

  现在是时候放弃核聚变还有 30 年的老笑话了，而且永远都是。国际原子能机构（International Atomic Energy Agency）在伦敦举行的论坛上的一项民意调查发现，到2035年，65%的内部的人表示，核聚变将以可行的成本为电网发电，到2040年，90%的人认为。

  总部位于华盛顿的核聚变产业协会表示，其四名成员认为他们能够在2030年之前做到这一点。如果这个行业接近正确，我们应该重新思考我们所有的能源假设。英国计划中的天然气工厂几乎在建成之前就已经过时了。

  去年12月下旬，中国启动了自己的核聚变联盟，将顶尖大学和国有企业结合起来，开展了阿波罗式的全国性努力。“可控核聚变是未来能源的唯一方向，”国务院说。这是技术军备竞赛的新战线。

  由美国、日本、欧洲、中国和俄罗斯组成的全球长时间运行的耗资200亿美元的ITER研究项目，在这场竞赛中看起来越来越像一头搁浅的鲸鱼。几十年来，它收集了宝贵的科学成果，但一直受到地理政治学和延误的困扰，并且从未产生过比它投入的能量更多的能量，这与美国的劳伦斯利弗莫尔实验室使用惯性聚变的竞争对手技术不同。

  接力棒已经匆匆传给了科技大亨。Commonwealth Fusion是麻省理工学院等离子体科学与聚变中心的衍生产品，由比尔·盖茨、杰夫·贝佐斯和理查德·布兰森爵士支持。它的目标是明年生产第一批等离子体，并在20世纪20年代末达到稳定的Q系数10，这是商业起飞的能量目标。

  Mumgaard博士表示，Commonwealth正着眼于60-80兆瓦时的规模成本，从而削弱了间歇性可再次生产的能源配对天然气调峰电厂或大多数地方的储能的24/7成本。“它可能更低。我们不使用铀。没有崩溃的风险，“他说。

  英国和美国的监督管理的机构计划像对待医院一样对待核聚变工厂，因为它们使用少量的氘氚。放射性释放与铀裂变反应堆完全不同。这在某种程度上预示着它们几乎能在任何地方构建并快速推出。

  英国正在每个方面进行黑帮破坏，这是ITER在卡勒姆的联合欧洲环面项目的遗产，也是领导力的壮举。“在世界上所有国家中，英国最积极地追求核聚变发电，”美国科学家马修·莫伊尼汉（Matthew Moynihan）和阿尔弗雷德·博尔茨（Alfred Bortz）说，他们是《聚变的承诺》的合著者。

  他们表示，伊恩·查普曼爵士（Sir Ian Chapman）领导下的英国原子能管理局（UKAEA）在创建聚变集群和6.5亿英镑的聚变未来计划方面做得很出色，加速了从纯研究到兆瓦级电网的转变。“所有这些工作使英国成为核聚变能源竞赛的技术领导者，”他们说。

  牛津附近的托卡马克能源公司是新型ReBCO磁铁技术的先驱，可能坐拥无价的知识产权。

  UKAEA正在诺丁汉郡一座旧燃煤电厂的遗址上建造自己的托卡马克，其球形设计以前从未尝试过，但有望削减成本。

  第一道曙光引领着惯性聚变。另外两家正在开发磁聚变：托卡马克能源公司和加拿大的通用聚变公司，后者将其示范工厂设在卡勒姆校区，这对聚变集群来说是一次政变。他们中的任何一个都有机会获得金牌。

  核聚变的魅力现在已经很清楚了。它产生的能量是化石能源的四百万倍，而且不排放二氧化碳或甲烷。它几乎不会产生长期浪费。它的主要副产物是惰性氦气。

  它几乎不使用土地和水，几乎能隐形。与今天的裂变不同，它产生工业高品位热量，以帮助玻璃、水泥、钢铁、氨、氢等脱碳。若需要，它可以连续运行，或者如果不需要，它可以调度。

  这种燃料在数千年的时间里其实就是无限的，可以在任何地方获得：来自海水中的氘，以及通过与少量锂繁殖的氚。没有失控的连锁反应的风险。它不使用裂变材料，对武器毫无用处。

  托科马克的波兰裔俄罗斯之父列夫·阿尔齐莫维奇（Lev Artsimovich）曾经被问及核聚变何时会成熟。“当人类真正需要它时，”他回答说。事实上是这样。返回搜狐，查看更加多