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成功|欧核聚变实验创新纪录，迷你版“人造太阳”成功 科学家：解决清洁能源问题不是梦

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【成功|欧核聚变实验创新纪录，迷你版“人造太阳”成功 科学家：解决清洁能源问题不是梦】长期以来 ， 核聚变一直被视为是取之不竭的清洁安全能源选项 ， 被科学家称为“最有可能解决气候危机的方法” 。 核聚变概念的出现可以追溯到20世纪20年代 ， 此后科学家们一直在这一领域不断深入探索 。
据外媒报道 ， 当地时间2月9日 ， 欧洲核聚变研发创新联盟（EUROfusion）、英国原子能管理局（UKAEA）和国际热核聚变实验堆（ITER）当日召开联合新闻发布会称 ， 欧洲联合环状反应堆（JET）在5秒内产生了能量输出为59兆焦耳的稳定等离子体 ， 是1997年类似实验中的两倍之多 。 这也是自1997年以来 ， 世界首次进行的氘氚核聚变实验 。 据悉 ， 这次实验是在英国卡勒姆聚变能源中心（CCFE）进行的 。
成功|欧核聚变实验创新纪录，迷你版“人造太阳”成功 科学家：解决清洁能源问题不是梦
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↑核聚变反应堆：具有叠加等离子体的JET内部 。 图源：英国原子能管理局（UKAEA）
据了解 ， JET堪称目前世界上最大的核聚变项目、国际热核聚变实验堆（ITER）计划（“人造太阳”）的“迷你版” ， 其产生的核聚变能量相当于一台风力涡轮机 ， 可以为一栋房子提供一天的能源 。 如果反复进行核聚变 ， 产生的能量还可以为整个城市成千上万的房屋供电 。
科学家们表示 ， 此次实验结果表明通过核聚变发电是可能的 ， 解决气候危机也不再是白日梦 。
核聚变：未来能源问题的终结者
根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）最新报告显示 ， 世界必须在十年内将其温室气体排放量减少近一半 ， 并在2050年前达到零净排放 ， 以控制全球变暖 。 这意味着人类要迅速减少对化石燃料的使用 。 而通过核能是目前最可靠的低碳能源之一 。
据报道 ， 核能目前占世界发电量的10%左右 。 美国和英国大约20%的电力来自核能 。 而在法国 ， 核能发电量占总发电量的70% 。 劳斯莱斯首席执行官汤姆·萨姆森（Tom Samson）表示 ， 如果一个国家没有核电 ， 就无法实现二氧化碳净零目标 。
然而 ， 目前人们所使用的核能属于核裂变 ， 这一过程中产生的废物可能在数万年内保持放射性 ， 存在潜在危险 。 而核聚变指两个或更多的原子通过融合 ， 在此过程中会释放出巨大的能量 ， 被视为最有可能解决气候危机的能源获取方法 。 因模仿太阳上发生的核聚变 ， 核聚变发电被称为“人造太阳” 。
↑JET被视为全球最大核聚变项目ITER的“彩排” 。
据悉 ， 为过渡到国际热核聚变实验堆（ITER）计划 ， 此次JET实验使用的核聚变燃料是元素氘和氚 ， 它们都是氢元素的同位素 。 这些元素能从海水中提取出来 ， 并很有可能用于商业规模的核聚变 。 从储量上看 ， 地球上的核聚变燃料 ， 能满足人类未来很长时期对能源的需求 。 据悉 ， 海水中大约每6500个氢原子中就有一个氘原子 ， 海水中氘的总量约45万亿吨 。
每1立方千米海水中氘原子所具有的潜在能量相当于燃烧13600亿桶原油的能量 ， 这个数字约为地球上蕴藏的石油总储量 。 按世界消耗的能量计算 ， 海水中氘的聚变能可用几百亿年 。 氚元素则可以由锂制造 。 地球上锂的储量虽比氘少得多 ， 但也有两千多亿吨 。
剑桥大学工程系的托尼（Tony Roulstone）在接受外媒采访时表示：“人类能从氘和氚中获得巨大的能量 。 满足英国一天的供电总需求只需要0.5吨氘 。 ”托尼还介绍说 ， JET产生的核聚变能量相当于一台风力涡轮机 ， 可以为一栋房子提供一天的能源 。 如果反复进行核聚变 ， 产生的能量还可以为整个城市成千上万的房屋供电 。
英国原子能管理局首席执行官伊恩·查普曼（Ian Chapman）表示 ， 这次突破具有里程碑式的意义 。 帝国理工学院核材料研究员马克·温曼（Mark Wenman）在一份声明中表示 ， 这次的实验结果是“令人兴奋的” ， 这表明核聚变能源不再只是遥不可及的梦想 。 他说：“使核聚变成为有用的清洁能源在不久的将来是很有可能实现的 。 ”
面临的挑战：耐高温设备研发和商业化
尽管核聚变实验的成功是个好消息 ， 但是核聚变何时才能商业化 ， 并投入大规模使用 ， 还存在着巨大的不确定性 。 英国国家核聚变研究实验室卡勒姆聚变能源中心（CCFE）主任史蒂文·考利 （Steven Cowley）指出 ， 现在核聚变还面临两项重大的难题 。
首先 ， 实现核聚变的条件是非常苛刻的 。 史蒂文介绍说 ， 核聚变所需的燃料氘和氚必须保持在2亿华氏度（约1亿摄氏度 ， 太阳中心的温度约为2000万摄氏度） ， 直到它们融合 。 而建造一个能在如此高温下运行的设备并不容易 ， 目前位于英国的欧洲联合环状反应堆（JET）能做到这点 。
史蒂文表示 ， 现在在科学方面面临的主要挑战是延长核聚变的持续时间 ， 并提高核聚变的功率 ， 降低核聚变电力的生产成本 。
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↑ITER项目
“我们现在正在努力解决这一问题 。 由欧盟成员国、美国、中国和俄罗斯等多国政府支持建设的位于法国南部卡达拉奇的国际热核聚变实验堆（ITER）预计将于2030年实现核聚变燃烧 。 ”史蒂文解释道 ， ITER能实现持续性核聚变燃烧 ， 这将是证明核聚变能够在21世纪下半叶成为可靠的能源来源的最后一步 。
除了科研方面的困难 ， 如何使核聚变商业化 ， 并大规模使用也是现在人类所要面临的问题 。 史蒂文教授说：“我们的目标是 ， 未来商业性核聚变电站能够在竞争激烈的的市场中持续地提供电力 。 ” 他指出 ， 想要实现这一目标 ， 就要在电力转换、结构材料等领域取得新的进步 。
据报道 ， 世界能源市场每年产值约为5-10万亿欧元 ， 而每年用于能源研究的总支出约为这一数字的0.5% ， 而包括ITER在内的核聚变研究每年投入金额才不到15亿欧元 。 史蒂文称 ， 我们现在必须严肃对待气候变化和能源短缺的威胁 ， “虽然当下全球经济下行严重 ， 可供投资的资源也很有限 ， 但是如果不投资能源领域 ， 无疑是自取灭亡 。 ”
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红星新闻采访人员 范旭 实习采访人员 黎谨睿
编辑 张寻

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