核聚變波瀾

鄧雪梅/編譯

核聚變波瀾

鄧雪梅/編譯

國際熱核聚變反應堆（ITER）項目飛漲的建造成本正在影響其他在研的核聚變項目

核聚變產生的能源有望把可再生資源的優點（干凈、無碳的電力）與化石燃料的最佳品質（無需顧及天氣變化可晝夜供電）結合在一起。然而，現實情況卻復雜得多。因為在聚變過程中，首先需要把氫或其他輕元素的某種同位素加熱到數以億計開爾文，以形成電離等離子體，并隨著原子核的融化以及其質量的轉換，最終等離子體被包裹在一個環形（甜甜圈狀）磁場中。

在超過六十年的時間里，物理學家們一直在嘗試圖利用核聚變技術造福于人類。在2006年，一個國際性財團簽署了一項關于開啟ITER工作的協議，其一號反應堆意在“點燃”核聚變等離子體，即能夠持續燃燒并產生比自身消耗更多的能源。ITER自2010年選址在法國南部的卡達拉奇建造以來，不僅其費用急劇上升至500億美元（幾乎是原來預算的十倍），工期進度表也延誤了十一年之久——2016年，ITER啟動其第一個等離子體燃燒實驗并計劃在2027年正式運行，但前提是亟需解決一些棘手的技術難題。

與其他潛在燃料相比，ITER使用的是氫的同位素氘-氚的混合物，其優點在1億開爾文的溫度下便可點燃，但問題是，其在產生能源的同時也生成了破壞反應堆外壁的中子——使得反應堆具有放射性，增添了核廢料處理問題。

鑒于此，審慎的做法是支持不同的核聚變燃料研究和不同的反應堆設計，例如，氘和氦3或質子和硼11。與氘-氚相比，盡管它們需要更高的燃點卻極少甚至不產生中子，以及簡潔和便宜。

參于ITER項目的七個成員國（歐盟、中國、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國）均以相應固定的份額對其資助。其中，歐盟負責整個成本的45.5%、美國承擔9.1%，但超支使得該項目很難騰出經費用于其他相關研究。尤其在2009年，隨著財政緊縮政策，美國幾乎所有部門的可替代核聚變研究項目都被取消了。

今年，美國參議院投票取消了2015財年對ITER的資助，盡管眾議院投票通過了追加預算來支持該項目，但這些決議案還將在最終的預算中協調。與此同時，應國會要求，美國能源部（DOE）正在制定一個支持核聚變能源研究的十年計劃。

值得一提的是，該十年計劃為恢復可替代核聚變研究資助開啟了一扇窗口。其中一些值得由財政資助的小型核聚變項目包括，由華盛頓大學推出的小型核聚變反應堆設計方案，參與該項目的研究人員相信，其成本可能僅為托卡馬克的十分之一，以及新澤西州勞倫斯維爾等離子體物理公司試圖利用致密等離子體建造不產生中子的極端緊湊堆裝置。

至于ITER，盡管其存有不少問題，但至少可以提供燃燒等離子體物理學至關重要的洞察力。總的來說，假設沒有更重大延誤或超乎所料的成本，美國和其他伙伴應繼續支持ITER——但絕不允許把核聚變能源研究帶入死胡同。

[資料來源：Nature][責任編輯：則 鳴]