日期:2022/09/25   IAE

Fusion start-ups hope to revolutionize energy in the coming decades

一個名為 ITER 的跨國、數十億美元、數十年的項目承諾在其反應堆於 2025 年啟動後展示核聚變的淨能源生產。（Iter 在拉丁語中的意思是“道路”；該項目最初被稱為國際熱核實驗反應堆.) 但是 ITER 的設計不可擴展——它太大而且太貴，不能用作電網上的發電廠。相反，它旨在為夥伴國家提供最早在 2055 年某個時候開始建造實用聚變反應堆所需的研究工具。

一些研究人員說，這已經太晚了，尤其是在氣候變化面前。 “我們需要在 2030 年代在許多發電廠以數十吉瓦的規模部署聚變能源，以解決碳排放問題，”英國牛津郡的聚變初創公司 Tokamak Energy 的執行副主席 David Kingham 說。

自 1950 年代以來，這種從核聚變中獲得清潔、豐富能源的夢想一直在像麻省理工學院這樣的地下實驗室中迴響。但從那時起，還沒有人證明聚變反應堆產生的能量比消耗的能量多——更不用說穩定運行數年或數十年了。

這些初創公司的融合企業家表示，現在情況不同了。他們預計高溫超導體、大數據分析和人工智能方法等新技術將通過克服長期困擾聚變反應堆的實際問題，為他們的項目帶來優勢。

此外，融合企業家和讚助他們的財力雄厚的投資者也看到了綠色。 “融合被政府低估了。這是長期的。這是投機的。但好處是巨大的，”麻省理工學院中心副主任、英聯邦融合系統聯合創始人格林沃爾德說。 “有數万億美元要做。未來還有數万億瓦的額外需求，”位於加利福尼亞州山麓牧場的 TAE Technologies 首席執行官 Michl Binderbauer 說。

儘管如此，仍有懷疑論者認為這些初創公司的承諾是不合理的——至少在他們承諾的激進時間框架上是這樣。懷疑論者說，一些公司正在研究物理學家認為還沒有為電網做好準備的設計，而忽略了實際問題，例如如何建造具有足夠彈性的反應堆以承受聚變過程中產生的強烈熱量。

聚變支持者可能在地球上沒有可產生淨能量的聚變反應堆，但他們鼓勵懷疑論者抬頭看太陽。像普羅米修斯一樣，“我們正在將星星之火帶到地球上，”懷特說。

未綁定的普羅米修斯
描繪氘和氚之間的聚變反應的示意圖。
在足夠高的溫度下，氘和氚聚變產生氦、中子和一大堆能量。
示意圖顯示了 ITER 託卡馬克反應堆的一些組件。
信用：ITER
ITER 的託卡馬克反應堆將有 30 米高。一個 830 立方米的等離子體將通過強磁鐵保持在真空容器中。
太陽是一個巨大的白熾等離子體球體。由於其巨大的重力和強烈的熱量（其核心內部溫度約為 1500 萬攝氏度），氫核碰撞在一起，產生了氦氣和巨大的能量。

但在地球溫度下，原子不想融合。即使在熱等離子體中放大，失去電子，原子核也會相互反彈。為了使聚變成為地球上的一種能源，研究人員必須通過在反應堆內創造強烈的、類似太陽的條件來克服這種阻力。然後他們可以利用這些反應產生的熱量來發電。