日本初创挑战激光核聚变,建全球首个实证反应堆
2023/07/12
门槛也很高。因为要想发生核聚变反应,需要将燃料加热到摄氏1亿度以上,形成原子核所含的阳子和电子自由移动的“等离子”状态。
作为等离子的控制方法,最有力候选被认为是利用磁力的磁场方式。包括日本在内的世界主要国家在法国共同建设的国际热核聚变实验堆(ITER)就是代表性事例。
而激光方式是向球形真空容器中加入燃料,从周围照射强烈的激光,瞬时压缩和加热,从而引发核聚变反应。通过以秒为单位调整激光照射数量,被认为可以容易地调整发电量,还有望成为与光伏及风力等输出功率随气候状况改变的能源组合使用的电源。
1980年代以后,各国正式开始研发激光核聚变。但是,要想产生激光,需要很大的电量,之前也很难输出超过这一电量的能源。取得进展是在2022年12月。美国能源部宣布,劳伦斯利弗莫尔国家实验室获得的能源超过了在实验发生核聚变所投入的能源。
EX-Fusion的CEO松尾说:“随着点火成功,能够看到燃烧等离子,可以进行统计分析,更容易设定制造什么样的激光器合适的目标”。随着这一实验成功,各国初创企业正在转向推进激光核聚变的实用化。
美国核聚变产业协会2022年7月公布的报告显示,世界上核聚变相关企业超过30家。筹资额合计达到48亿美元。据EX-Fusion的松尾CEO介绍,其中致力于激光核聚变的“全球有6家左右”。
作为发电站实现商用化的重要门槛之一是连续发生核聚变反应。劳伦斯利弗莫尔国家实验室使用的大型激光器8小时只能输出1次。虽然能瞬间发电,但难以投入实用。因此,EX-Fusion的目标是以高频率反复输出高能源激光,在1秒内引发10次左右核聚变反应。
另一个重要门槛是验证各大学及企业单独做的部件及设备最终能否作为1个系统正常工作。EX-Fusion可以将相关部件及设备集中到设在大阪府内的基地,进行综合试验。这种试验环境“在世界上也是首次实现”(松尾CEO)。
激光器也需要大型化。要想稳定发生核聚变反应,需要将输出功率提高到50千瓦,达到现在的50倍,但目前还没有哪家厂商可以提供支持。另外,日本国内要想实现核聚变发电,还需要确保建设用地及完善法律法规。
日本经济新闻(中文版:日经中文网)铃木健二朗
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