英拟建世界首座核聚变电厂

据英国《自然》杂志近日报道,英国政府近日宣布,将投资两亿英镑(2.48亿美元)建造全球首个商用核聚变发电厂,希望到2040年实现核聚变能源生产的商业化。

核聚变反应就是两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核时,质量亏损,释放出能量的过程。太阳内部进行的就是氢氦聚变过程。聚变能具有资源无限、不污染环境、不产生高放射性核废料等优点,一直被描述为能源领域的“圣杯”。但目前,还没有反应堆能实现反应中产生的能量超过点燃反应所需要的能量,目前正在法国南部进行的“国际热核聚变实验堆”(ITER)项目旨在于2035年实现这一目标。

而英国更进一步,建造可以利用核聚变发电的电厂——“能源生产用球形托卡马克”(STEP)。在接下来的4年中,库勒姆聚变能源中心的科学家将为STEP设计详细方案,该发电厂预计能产生数百兆瓦的净电能,并拟21世纪40年代初开始运行。整个项目预计将耗资数十亿英镑。

像ITER一样,STEP也将基于“托卡马克”设计——使用磁场限制氢的重同位素氚和氘的等离子体,让其在极端高温和高压下相互融合,产生聚变能。不过,ITER的托卡马克是甜甜圈形状的装置,而STEP则将这些超热的气体置于更紧凑的苹果核形状的装置中。此外,STEP的尺寸更小(全长约10米)。科学家们认为,缩小尺寸可以降低制造成本。但缩小尺寸也会带来问题,比如,如何在更小的表面积上管理等离子体的极端热量等。麻省理工学院的等离子体物理学家安妮·怀特说,制造更紧凑的托卡马克装置是一个冒险的选择。ITER的托卡马克装置问题应该不大,因为它的设计已被广泛研究,但球形托卡马克装置还有许多未知数,“这意味着存在更多风险。”(记者 刘霞)