无限能源时代渐近?新技术料使核聚变发电成为更实用的商业技术

来源:财联社2021-10-25 16:27:19

据报道,美国海军研究实验室(NRL)正在开发一种氟化氩(ArF)激光器,该激光器有朝一日可能使核聚变发电成为实用的商业技术。其宽频紫外线激光器被设计为具有最短的激光波长,可以按比例放大,为核聚变反应提供动力。

随着地球化石能源的日渐枯竭,能源危机这个曾经只出现在科幻情节中的名词变成了阻拦人类发展的绊脚石。在核时代的今天,正确利用核聚变(nuclear fusion)被认为是解决未来能源危机的方法之一,有望提供无限的清洁能源。

事实上,许多科学家将核聚变能源称为改变游戏规则的技术。事实上,在任何可预见的时间范围内,从氢气中产生社会所需清洁能源的能力,将以我们无法想象的方式从根本上改变人类文明。

然而,尽管科学家可以重新创造类似太阳的内部条件,在地球上产生核聚变反应,但这些都被限制在氢弹和实验室实验中,在那里,创造核聚变反应所需要的能量比研究人员能得到的要多,尽管最近的实验越来越接近取得突破。

在过去75年里,科学家的目标是产生超过1亿摄氏度的温度和点燃聚变反应所需的压力,并产生足够的剩余能量来维持它。这本身将是一项重大成就,但该技术还必须能够无限期地维持反应,同时也要足够便宜,反应堆要足够小,这样才能实用。

AFL所研发的新型深紫外激光器,则据称能以更高的效率将能量转移到燃料珠上,并产生更高的温度以产生内爆现象。NRL的科学家们利用辐射流体力学模拟说,性能可以提高100倍,效率达到16%,相比之下,一个最有效的氟化氪激光器的效率只有12%。

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研究人员表示,得益于这些改进,ArF激光可能导致更小和更便宜核聚变发电厂的诞生。然而,该团队强调,在核聚变与国家电网连接之前,还有很长的路要走。该激光器将需要为一个实用的工厂提供所需的能量、重复率、精度和十亿次的可靠性。

为了实现这一目标,该实验室正在进行一个三阶段的项目,其中第一个项目致力于ArF激光的基础科学和技术。接下来是第二阶段,将集中建造和测试一个完整的高能ArF激光器,然后是第三阶段,将建造一个由20到30个激光器组成的内爆设施。

NRL的研究物理学家Steve Obenschain博士说:“这些优势可以促进开发尺寸适中、成本较低的聚变电站模块,在激光能量低于1兆焦耳时运行。这将极大地改变现有的关于激光核聚变能源太昂贵和发电厂太庞大的观点。”

核聚变作为一种潜力巨大的无限能量供给技术,一旦投入使用势必将在整个能源领域掀起一场剧变,其影响也会是颠覆性的。核聚变发电具有与传统电力高度互补的特性:如按需供电、负载跟随,且受气候环境影响微小,可以轻松扩展以满足全人类的能源需求。

责任编辑:胡丁月

标签: 核聚变

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