「核融合」重大突破!美實驗室稱首次實現「能量淨增益」,有望推動清潔能源發展

2022-12-13 16:53

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美國加州勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory),該實驗室專門進行核融合研究。(AP)

美國加州勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory),該實驗室專門進行核融合研究。(AP)

全球暖化日益嚴重,氣候變遷迫在眉睫,全球科學家都在努力尋找近乎無限的零碳清潔能源。美國加州勞倫斯利佛摩國家實驗室3位科學家近日透露,他們在核融合研究取得重大進展,首次實現「能量淨增益」的反應,這將有助於全球清潔能源發展。對此,美國能源部並無多作說明,僅表示擬於13日宣布「重大科學突破」。

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首次實現「能量淨增益」

金融時報》(FT)12日引據美國加州勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)3位科學家指出,過去2週內,研究人員在實行核融合反應時,首次達成了「能量淨增益」(net energy gain),即生產的能量大於消耗的能量,創下該技術的里程碑紀錄。

自1950年以來,各國物理學家一直無法自核融合反應中產生多於其消耗的能量,但勞倫斯利佛摩國家實驗室最近僅使用 2.1兆焦耳(MJ),就成功釋放了2.5兆焦耳的能量,產出120%能源淨增益。

據報導,科學家們這次運用「慣性約束核融合」(inertial confinement fusion)技術完成這項創舉,即在該實驗中使用世上最大型的雷射光束衝擊氫電漿(hydrogen plasma),成功引起核融合反應。

美國加州勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory),該實驗室專門進行核融合研究。(AP)
美國加州勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory),該實驗室專門進行核融合研究。(AP)

美國能源部將宣布「重大科學突破」

美國能源部對此表示,無法對該報導發表意見或加以證實,僅透露美國能源部長格蘭洪(Jennifer Granholm)及負責核能安全的副部長赫魯比(Jill Hruby)將於13日宣布「重大科學突破」。該實驗室則證實,這項實驗是在其「國家點火設施」(National Ignition Facility)內進行,但表示相關結果仍在進行比對分析。

《金融時報》指出,耗資35億美元建造的「國家點火設施」最初被用來測試核子武器,後來才被用於進行核融合研究。去年,該實驗室透過核融合反應,成功製造1.37兆焦耳的能量——約為輸入雷射光能量的70%,是當時世界上最接近「能量淨增益」一次實驗。

有望加速清潔能源發展

核融合發電是指將兩個或多個融合成一個更重的原子,利用過程釋放的巨大熱能發電,其原理與太陽內部的核融合反應相似,因此也被稱為「人造太陽」。與現行多國採用的核分裂技術相比,核融合過程安全許多,產生的核廢料少,且僅需少量的天然燃料,是目前全世界積極發展的低碳能源。

許多專家則表示,雖然本次實驗證實了核融合的重要物理原則,但距離該技術成為能源領域的支柱仍有一大段路要走。「要把核融合轉換化成能源,我們需要進一步提高能源淨增益,」倫敦帝國學院(Imperial College London)電漿物理學教授奇滕登(Jeremy Chittenden)表示,「我們還需要找到一種方法更頻繁、更便宜地重現相同的效果,然後才能確實地將它其變為發電廠。」

牛津大學(University of Oxford)物理學教授華克(Justin Wark)說道,勞倫斯利佛摩國家實驗室原則上每天大約可產生一次能源淨增益,但核融合發電廠必須每秒產生10次相同的效果。

美國白宮今年推出新的核融合能源戰略時,兩黨核融合核心小組主席、民主黨籍聯邦眾議員貝耶(Don Beyer)則將核融合技術稱為清潔能源的「聖杯」,並說:「核融合有機會幫助更多公民擺脫貧窮,它比自火被發明以來的任何技術都有可能。」

 

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