核聚变波澜

邓雪梅/编译

核聚变波澜

邓雪梅/编译

国际热核聚变反应堆（ITER）项目飞涨的建造成本正在影响其他在研的核聚变项目

核聚变产生的能源有望把可再生资源的优点（干净、无碳的电力）与化石燃料的最佳品质（无需顾及天气变化可昼夜供电）结合在一起。然而，现实情况却复杂得多。因为在聚变过程中，首先需要把氢或其他轻元素的某种同位素加热到数以亿计开尔文，以形成电离等离子体，并随着原子核的融化以及其质量的转换，最终等离子体被包裹在一个环形（甜甜圈状）磁场中。

在超过六十年的时间里，物理学家们一直在尝试图利用核聚变技术造福于人类。在2006年，一个国际性财团签署了一项关于开启ITER工作的协议，其一号反应堆意在“点燃”核聚变等离子体，即能够持续燃烧并产生比自身消耗更多的能源。ITER自2010年选址在法国南部的卡达拉奇建造以来，不仅其费用急剧上升至500亿美元（几乎是原来预算的十倍），工期进度表也延误了十一年之久——2016年，ITER启动其第一个等离子体燃烧实验并计划在2027年正式运行，但前提是亟需解决一些棘手的技术难题。

与其他潜在燃料相比，ITER使用的是氢的同位素氘-氚的混合物，其优点在1亿开尔文的温度下便可点燃，但问题是，其在产生能源的同时也生成了破坏反应堆外壁的中子——使得反应堆具有放射性，增添了核废料处理问题。

鉴于此，审慎的做法是支持不同的核聚变燃料研究和不同的反应堆设计，例如，氘和氦3或质子和硼11。与氘-氚相比，尽管它们需要更高的燃点却极少甚至不产生中子，以及简洁和便宜。

参于ITER项目的七个成员国（欧盟、中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国）均以相应固定的份额对其资助。其中，欧盟负责整个成本的45.5%、美国承担9.1%，但超支使得该项目很难腾出经费用于其他相关研究。尤其在2009年，随着财政紧缩政策，美国几乎所有部门的可替代核聚变研究项目都被取消了。

今年，美国参议院投票取消了2015财年对ITER的资助，尽管众议院投票通过了追加预算来支持该项目，但这些决议案还将在最终的预算中协调。与此同时，应国会要求，美国能源部（DOE）正在制定一个支持核聚变能源研究的十年计划。

值得一提的是，该十年计划为恢复可替代核聚变研究资助开启了一扇窗口。其中一些值得由财政资助的小型核聚变项目包括，由华盛顿大学推出的小型核聚变反应堆设计方案，参与该项目的研究人员相信，其成本可能仅为托卡马克的十分之一，以及新泽西州劳伦斯维尔等离子体物理公司试图利用致密等离子体建造不产生中子的极端紧凑堆装置。

至于ITER，尽管其存有不少问题，但至少可以提供燃烧等离子体物理学至关重要的洞察力。总的来说，假设没有更重大延误或超乎所料的成本，美国和其他伙伴应继续支持ITER——但绝不允许把核聚变能源研究带入死胡同。

[资料来源：Nature][责任编辑：则 鸣]