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私营企业入局,核聚变发电升温

诸如3D打印等快速成型技术降低了私营企业的准入门槛,使这些私企得以制造小型、紧凑的聚变反应堆。

核聚变的历史与宇宙一样古老,可以追溯到最早恒星的核心。太阳的核聚变为我们在地球上的生存提供了阳光。而事实证明,要通过同样的过程得到取之不尽的清洁能源则并非易事。但经过70多年的研究,再加上近来私营公司异军突起,大量参与核聚变领域的研究,似乎核聚变时代不久将会到来。

核聚变的漫长发展历程

在20世纪50年代,世界各地的研究人员尝试建造仪器,模拟恒星的内部环境。但是完成氢原子聚合成氦原子核并释放能量的过程十分困难。单单是开启该反应就需要巨大的压力和1.5亿度的高温。

多年来,前苏联和美国等国家竞相完善各自的设备,重点研究一种被称为托卡马克的装置,它是一个有着“甜甜圈”外形的磁体,利用磁约束将等离子体束缚在装置内。

然而,到1985年,欧洲原子能共同体、日本、美国以及前苏联之间达成了一项前所未有的合作项目——国际热核聚变实验堆(ITER)计划。

30多年后,这项合作仍在继续。 目前,欧盟、中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等国都参与了该项目。 ITER计划在法国南部建造一台托卡马克装置。 该项目进度已经落后计划十余年,其成本也在不断飙升。

不过项目也取得了一些进展。 1997年,在牛津郡卡勒姆聚变能源研究中心进行的欧洲联合环实验(JET)中,科学家用一台建设在当地的托卡马克装置输出了1.6万千瓦的聚变能。由于触发反应需要2.5万千瓦的输入功率,此次实验并不算成功,但却向目标迈进了一大步。

应用聚变系统公司是一家总部位于伦敦、致力于打造核聚变反应堆的私营企业。其首席执行官兼联合创始人理查德•迪南说:“取得这一伟大成就之后,七国政府花费了10年的时间才定下了下一个ITER项目的地点。在政治上白白浪费了十年时间。”

私营企业能否分一杯羹?

面对如此缓慢的进展,私营企业如今开始站出来迎接挑战。 英国原子能管理局局长伊恩•查普曼教授表示:“私营部门越来越多地参与核聚变的研究反映了这一市场巨大的风险回报——这是一种资源丰富、环保并且安全的新型发电方式。”

如此看来,世界各国公司投身该领域的竞争就不足为奇了。2011年,亚马逊总裁杰夫•贝佐斯为加拿大的通用聚变公司提供了资金支持,这是一家正在尝试建造世界上第一个核聚变发电厂的初创企业。 今年5月,该公司与微软合作,利用其计算能力来分析通用聚变公司得到的大量实验结果。 大数据分析是私营公司得以参与聚变研究的原因之一。

今年7月份,谷歌宣布对核聚变研究的兴趣。 作为搜索引擎巨头,谷歌一直与微软联合创始人保罗•艾伦支持的私营企业三阿尔法能源公司合作,共同致力于研发一套可以加快等离子体实验的计算机算法。

美国航空航天公司洛克希德•马丁公司的臭鼬工厂项目也在2014年宣布,它正在研发紧凑型聚变反应堆(CFR),体积将是之前概念反应堆的十分之一。

通用原子能公司总部位于加利福尼亚州的圣地亚哥,是一家专门从事核物理学研究的国防设备提供商。据说该公司参与了中国核聚变工程测试反应堆(CFETR)项目。该项目有望成为首个核聚变发电厂。

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