一个数十亿美元的项目将在中国建设,这是中国推动核能的最新举措。
中国已经把目光投向了一座新的核聚变-裂变(熔合裂变)发电厂,该发电厂可能在本十年末投入运行。
这个反应堆叫做“星火”;据报道,它将耗资276亿美元,建在中国中部的南昌瑶湖科学岛上。由于星火是一个聚变裂变电(熔合裂变)厂,它将在其能源生产中使用这两种技术。
核聚变是两个或两个以上的轻核结合形成一个重核的反应,在这个过程中释放出大量的能量。核聚变是为像太阳这样的恒星提供动力的过程,尽管人类可以在地球上的反应堆中催化核聚变,但科学家们还没有使这个过程高效到足以产生比反应所需的能量更多的能量。
相反,核裂变通过将重核分裂成其他核来产生能量,在这个过程中产生能量和废物。核裂变作为一种能源已经被广泛使用,但清洁、净正的核聚变能源生产仍然是一个被吹捧的、尚未实现的目标。
星火并不是中国唯一的核聚变项目。今年早些时候,中国的实验先进超导托卡马克(EAST)—— 中国的“人造太阳” ——创造了一项新的世界纪录:保持稳态高约束等离子体1066秒,比托卡马克(和世界)之前403秒的纪录翻了一番多。
在美国本土,核聚变技术也取得了突破。2022年,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置在聚变反应中实现了净能量增益,这意味着他们能够从反应中获得比投入更多的能量。但这并没有考虑到在反应中使用的激光器所需的“来自墙壁”的能量。然而,这一成就是核聚变科学向前迈出的一大步,科学家们在第二年重复了这个把戏。
2023年的合作协议指出,中国反应堆的目标是实现能量增益系数(Q)超过30。Q是核聚变实验中的一个科学基准,它代表了一个反应输出的核聚变能量与用来驱动该反应的能量的比较。Q30是前所未有的;作为参考,大型ITER托卡马克合作项目的Q值目标为10或更高,而美国国家点火装置的重大成果Q值为1.5。重要的是,后一个实验是纯聚变反应堆,而星火将是一个聚变裂变工厂。
去年,英国的JET托卡马克产生了69.26兆焦耳的能量,超过了美国国家点火装置早期产生的59兆焦耳的能量。该里程碑还超过了JET的峰值聚变功率记录(22兆焦耳)的三倍多。然而,能源部的成就在聚变反应中产生了净收益,而破纪录的JET数字仍然是净损失。
据报道,星火目前正在进行环境影响评估,预计将于年底结束。
2021年,一群科学家曾表示关于核聚变作为能源的前景 —— 就像坦塔罗斯的分支一样,总是遥不可及。但在中国、美国和其他地方的项目,正在为世界能源的未来奠定基础。
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