美国能在10年内实现“核聚变”商业化？能源专家：先别激动

作者：孙卓    责编：冯迪凡

美国能源部长格兰霍姆(Jennifer Granholm)周二(13日)表示，加利福尼亚州劳伦斯利·弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们首次成功制造出了“净能量增益”的核融合反应。

(资料图片仅供参考)

格兰霍姆表示，科学家们在实验中复制出“仅在恒星与太阳中才能发现的某种条件”，而这一具有里程碑意义的实验是向零碳融合能源所迈出的重要一步。

“如果我们能够推进核融合能源，就可以用它来生产清洁电力、交通燃料、电力业与重工业等。” 格兰霍姆称。他还表示，美国政府的目标是在10年内能够实现核聚变能源的商业化。

不过，在当天的新闻发布会上，LLNL实验室主任布迪勒(Kim Budil)则表示，该技术可能需要“数十年”才能实现商业化。

布迪勒表示，在科学和技术方面，该技术都存在非常显著的障碍，但布迪勒也表示，如果投资和关注到位，这个时间表“可以更快一些”。

揭秘里程碑关键词： “点火”

格兰霍姆表示，LLNL的科学家已经实现“点火”——也就是一次产生能量大于消耗能量的核聚变反应。

“在实验室中实现聚变点火是人类有史以来最重大的科学挑战之一，实现这一目标是科学界、工程界，最重要的是全人类的胜利。”布迪勒当天表示。

布迪勒介绍，在这次实验中，科学家们向一个被称为“空腔”的圆柱形目标发射了192束激光，产生了X射线辐射，一个装有氢的两种同位素氘和氚的微小金刚石胶囊发生内爆，并释放出能量。他还表示，该实验产生了3.15兆焦的聚变能量输出，超过了用于驱动它的2.05兆焦能量。根据参与该项实验的物理学家描述，当天的实验可以这样理解：科学家们从这个世界上最大的激光束发射“能量子弹”击中“目标物”，“目标物”被点燃后温度达到了一亿摄氏度——比太阳中心的温度高出10倍。

“在受控的聚变实验中实现点火是经过60多年的全球研究、开发、工程和实验取得的。” 美国能源部副部长赫鲁比表示。

美媒报道指出，LLNL在2021年8月的一次实验之后曾公布报告称，其激光器集群的输出创下了新的纪录。据《自然》杂志当时报道，该反应产生了激光发射所释放能量的70%。

专家：核聚变清洁能源商业化仍需几十年

美媒援引能源专家的观点表示，实现核聚变的点火过程需要在两次的激光发射之间进行非常精准的计算和技术维护，每一次的发射都需要耗费10万美元以上的成本和数百个小时的设计计算，因此，让这个过程达到商业化的规模就需要更复杂的技术升级。

“一旦实现效果良好的单次(激光)发射，就必须进行每秒10次的重复实验，这样才能达到商业化所需的持续反应。”美国能源部的一名要求匿名的官员表示，“这需要每秒发射10次激光。这并非根本不可能，但从工程学角度来看，这非常困难。”

“实现(实验室内)的核聚变并非意味着可以直接进入核聚变能源的商业化。”美国能源部下属的普林斯顿等离子体物理实验室主任考利(Steven Cowley)在4月份白宫举行的一次核聚变会议上表示，“但是我们有可以做到这一点的工具。”

麦肯锡公司可持续能源专家奥莱尼克(Geoff Olynyk)表示，核聚变商业化的最大障碍可能仍是金钱，因为商业公司必须证明有一条途径可以降低核聚变的成本，使其更具有竞争力。

“所有的核聚变公司都在瞄准这个目标，但没有证据表明他们中的任何一家都能做到。” 奥莱尼克表示，“第一次的(商业)演示将非常昂贵。”

参与LLNL实验的研究人员也表示，尽管一周前的实验本身记录了净能量增益，核聚变技术的前景仍然面临多项挑战。

“我们的计算表明，激光系统有可能实现数百兆焦耳的产量，因此，实现产量的目标是有途径的。”布迪勒表示，“但我们现在离实现那个目标还很远。”

美媒报道指出，目前LLNL的点火设施每天只能进行一次激光发射，而发电厂则需要持续不间断地生产能量。