中国在核聚变发电实证领域也走在前列
2023/02/23
从专利申请趋势可以看出,在可能从根本上解决全球变暖问题的核聚变技术领域,起步较晚的中国正在迅速追赶上来。中国不仅与日美欧等国家一同参与了国际核聚变实验堆项目,而且在以发电实证为目的的开发计划方面走在了世界前列。
利用磁场封闭燃料
核聚变有多种方式,大致上分为两种,一种是利用磁场封闭燃料——氢气等离子体(电离气体)的“磁场方式”,另一种是利用激光等的作用封闭燃料的“惯性方式”。美国能源部旗下的研究所2022年12月发布“净能量增益”成果的是惯性方式的代表——激光核聚变实验设施。
但在实用化方面,磁场方式则遥遥领先。与此次美国研究所发布内容相当的成果,理论上已经在25前的1997年实现,当时日本的实验装置“JT-60U”在使用氘的实验中实现了同等的成果。磁场方式的核聚变的重点已经转移到以实现发电为目的的工程技术开发上。
目前正在法国建设的国际热核聚变实验堆(ITER)的核心部分(图片由ITER组织提供) |
象征这一点的是日美欧俄韩中印7边合作在法国南部建设的国际热核聚变实验堆(ITER)。该项目将于2025年竣工,虽然不发电,但目标是在加热提供5万千瓦的能量后获得10倍即50万千瓦的热功率。
在ITER以外,影响力越来越大的是美国Commonwealth Fusion Systems (CFS) 、英国Tokamak Energy等核聚变初创企业。很多要打造跟ITER相同方式的小型反应堆,但很多专家认为:“现在处于开发高性能等离子等特定关键技术的阶段。很难想象小型反应堆比ITER领先”(日本庆应义塾大学访问教授冈野邦彦)。
中国目标是2030年代运行
ITER的参与国和地区利用通过国际项目获得的经验,分别致力于开发下一个发电装置,而但最积极的是中国。目标是2030年代开始运行规模比ITER大一圈、具有发电能力的原型堆“CFETR”。
1月初,ITER机构负责人Pietro Barabaschi对媒体表示,预计ITER的进度将以年为单位推迟。如果这样,与ITER进度联动的日本等国家的国内计划也只有推迟,让中国领先的可能性就会越来越大。
核聚变发电极有可能大幅改变能源状况。用1g重氢和氚燃料,可以产生跟燃烧8吨石油时同等的能源。资源量实际上也无穷无尽。
发电时不排放二氧化碳这一点跟核电一样,紧急情况下可以立即停止运行,因此安全性高。核电站产生的属于高水平放射性废弃物的东西在核聚变发电中不会产生也是优点。
日本在核聚变研究领域具有顶尖实力,甚至曾跟欧洲争夺ITER落户。日本内阁府的核聚变战略有识之士会议近期制定出新的核聚变开发计划,能否明确提出将原型堆开发等的进度提前?这要看日本绿色创新的认真程度。
日本经济新闻(中文版:日经中文网)编辑委员 吉川和辉
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