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英擬建世界首座核聚變電廠 投資兩億英鎊

2019-10-15 11:16:37  來源:科技日報

據英國《自然》雜志近日報道,英國政府近日宣布,將投資兩億英鎊(2.48億美元)建造全球首個商用核聚變發電廠,希望到2040年實現核聚變能源生產的商業化。

核聚變反應就是兩個較輕的原子核聚合成一個較重的原子核時,質量虧損,釋放出能量的過程。太陽內部進行的就是氫氦聚變過程。聚變能具有資源無限、不污染環境、不產生高放射性核廢料等優點,一直被描述為能源領域的“圣杯”。但目前,還沒有反應堆能實現反應中產生的能量超過點燃反應所需要的能量,目前正在法國南部進行的“國際熱核聚變實驗堆”(ITER)項目旨在于2035年實現這一目標。

而英國更進一步,建造可以利用核聚變發電的電廠——“能源生產用球形托卡馬克”(STEP)。在接下來的4年中,庫勒姆聚變能源中心的科學家將為STEP設計詳細方案,該發電廠預計能產生數百兆瓦的凈電能,并擬21世紀40年代初開始運行。整個項目預計將耗資數十億英鎊。

像ITER一樣,STEP也將基于“托卡馬克”設計——使用磁場限制氫的重同位素氚和氘的等離子體,讓其在極端高溫和高壓下相互融合,產生聚變能。不過,ITER的托卡馬克是甜甜圈形狀的裝置,而STEP則將這些超熱的氣體置于更緊湊的蘋果核形狀的裝置中。此外,STEP的尺寸更小(全長約10米)。科學家們認為,縮小尺寸可以降低制造成本。但縮小尺寸也會帶來問題,比如,如何在更小的表面積上管理等離子體的極端熱量等。麻省理工學院的等離子體物理學家安妮·懷特說,制造更緊湊的托卡馬克裝置是一個冒險的選擇。ITER的托卡馬克裝置問題應該不大,因為它的設計已被廣泛研究,但球形托卡馬克裝置還有許多未知數,“這意味著存在更多風險。”

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