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能源環境新聞

激光引發的核聚變引領新能源革命

星之球科技 來源:百度2021-09-14 我要評論(0 )   

最近,實現核聚變發電的努力邁出了一大步。美國勞倫(lun) 斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置(NIF)宣布了一項前所未有的高核聚變產(chan) 率實驗的結果。一束激光引發的反應釋放出1....

最近,實現核聚變發電的努力邁出了一大步。美國勞倫(lun) 斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置(NIF)宣布了一項前所未有的高核聚變產(chan) 率實驗的結果。一束激光引發的反應釋放出1.3兆焦耳的核聚變產(chan) 生的能量具有核燃燒傳(chuan) 播的特征。



達到這一裏程碑表明,核聚變實際上離實現發電有多近。最新的研究結果證明了技術進步的速度之快,尤其是激光正以驚人的速度發展。



事實上,激光是自二戰結束以來最具影響力的技術發明之一。激光廣泛應用於(yu) 各種令人難以置信的應用領域,包括機械加工、精密外科手術和消費電子產(chan) 品,是日常生活中必不可少的一部分。然而,很少有人知道,激光也預示著物理學中一個(ge) 激動人心的全新篇章:用正能量增益實現受控核聚變。



經過60年的創新,激光現在正在幫助我們(men) 開發清潔、密集和高效的燃料,而這反過來又需要通過大規模脫碳能源生產(chan) 來幫助解決(jue) 世界能源危機。激光脈衝(chong) 的峰值功率每十年增加1000倍。



物理學家最近進行了一項核聚變實驗,產(chan) 生了1500太瓦的電力。在很短的一段時間內(nei) ,它產(chan) 生的能源是整個(ge) 世界在某一特定時刻所消耗能源的4到5倍。換句話說,我們(men) 已經能夠生產(chan) 大量的能源。現在我們(men) 還需要產(chan) 生大量的能量來抵消驅動點燃激光所消耗的能量。



除了激光,在目標方麵也有相當大的進步。最近使用的納米結構目標可以更有效地吸收激光能量和燃料點火。這隻是幾年的事情,但在這裏,技術創新也在急劇上升,每年都有巨大的進步。



麵對這樣的進步,你可能會(hui) 想,是什麽(me) 仍然阻礙我們(men) 將商業(ye) 聚變變成現實。



目前仍存在兩(liang) 個(ge) 重大挑戰:首先,我們(men) 需要將各部分整合在一起,創建一個(ge) 完整的流程,滿足所有物理和技術經濟需求。其次,我們(men) 需要私人和公共資源的可持續投資水平來實現這一目標。總的來說,核聚變領域的資金嚴(yan) 重不足。考慮到核聚變的潛力,尤其是與(yu) 其他能源技術相比,這令人震驚。



2020年,清潔能源領域的投資總額超過5000億(yi) 美元。用於(yu) 核聚變研究和開發的資金隻是其中的一小部分。已經有無數傑出的科學家在這個(ge) 領域工作,還有渴望進入這個(ge) 領域的學生。總的來說,研究人員和學生相信受控核聚變的力量和潛力。國家應該為(wei) 他們(men) 的工作提供財政支持,使這一願景成為(wei) 現實。



現在需要的是擴大公共和私人投資,以公平對待眼前的機會(hui) 。這類投資可能有較長的時間跨度,但其最終影響是無法比擬的。有理由相信,在未來十年,淨能源收益是可以實現的;在早期原型的基礎上,商業(ye) 化將在很短的時間內(nei) 完成。



但這樣的時間表在很大程度上取決(jue) 於(yu) 資金和資源的可獲得性。相當多的投資被分配到可替代能源——風能、太陽能等——但聚變必須在全球能源等式中占有一席之地。在我們(men) 接近關(guan) 鍵的突破時刻時尤其如此。



如果激光驅動的核聚變得到完善和商業(ye) 化,它有潛力成為(wei) 首選的能源,取代許多現有的、不太理想的能源。這是因為(wei) ,如果核聚變處理得當,它所提供的能源在同等程度上都是清潔、安全、廉價(jia) 的。聚變發電廠最終將取代大多數傳(chuan) 統發電廠和相關(guan) 的大型能源基礎設施,這些設施目前仍占主導地位。將不再需要煤和天然氣。



正在進行的核聚變過程優(you) 化,將帶來更高的產(chan) 量和更低的成本,保證能源生產(chan) 的價(jia) 格遠低於(yu) 目前的價(jia) 格點。在極限狀態下,這相當於(yu) 一種無限能量的來源。有了無限的能量,那麽(me) 就有了無限的可能性。可以想象通過減少我們(men) 在過去150年裏排放到大氣中的二氧化碳來逆轉氣候變化。



在核聚變技術支持下的未來,可以利用能源淡化海水,創造無限的水資源,這將對幹旱和沙漠地區產(chan) 生巨大的影響。總而言之,核聚變能讓社會(hui) 變得更好,保持可持續和清潔,而不是依賴破壞性、肮髒的能源和相關(guan) 基礎設施。


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