美國將宣布核聚變「重大科學突破」

2022-12-13

(華盛頓13日訊)三名熟悉情況的消息人士對路透社說,美國能源部將於美國時間周二宣布,國家實驗室的科研人員在核聚變(nuclear fusion)能源方面取得一項突破,這種為太陽和恆星提供能量的過程,是學界數十年來斥資數十億美元研究核聚變的重大里程碑,若能商轉,將提供人類取之不盡、廉價又潔凈的「凈零碳排」電力。

核聚變的工作原理是這樣的:讓兩個原子核接受攝氏一億度或以上的極度高溫,使其聚合成一個新的更大的原子,釋放出巨大能量。但是,這個過程消耗巨大的能量,所以難題一直是如何讓釋出的能量大於輸入的能量,而且可以持續這樣做,而不僅僅是短暫瞬間。

核聚變反應首達「凈能量增益」

路透社報導,其中一位消息人士說,位於加利福尼亞州的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)的科研人員在一次使用雷射的核聚變實驗中,首次實現了「凈能量增益」,也就是反應產生的能量大於促發該反應的雷射能量。《金融時報》最早報導了這項實驗。

核聚變反應與太陽產生熱能的原理相同,因此被科學界稱為「小太陽」,被喻為零碳排的能源「聖杯」(holy grail)。理論上,一小杯氫燃料就可為一間房子供電長達數百年。

打造零排碳能源「小太陽」

物理學家從1950年代就致力於研究核聚變反應,如今實驗室採用新程序,凈能量增益率可達到約20%,代表可產生無限量、零排碳能源的「小太陽」,距離人類已愈來愈近。

《金融時報》及《華盛頓郵報》11日指出,物理學家過去70年來一直試圖利用為太陽提供動力的核聚變反應來產生能量,最終目標是產生零碳足跡、零放射性廢料,且資源耗損遠低於太陽能和風力發電的能源,但迄今所有實驗從核聚變反應中產生的能量,都不及核聚變反應本身消耗能量,亦即未能實現「能量凈增益」。

不過,3名知情人士透露,勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的「國家點燃實驗設施」(NIF),在過去兩周間透過「慣性局限融合」(Inertial confinement fusion)技術,以全球最大型的雷射去撞擊氫電漿粒子,引發核融合反應,產生的能量為2.5兆焦耳,大於消耗的能量2.1兆焦耳,成功達成120%的「能量凈增益」。

支持者說,核聚變有可能在10年或更長的時間裡實現商業化,而一旦商業化,可能會帶來更多的益處,包括生產無碳的潔凈能源,這有助於應對氣候變化,同時不會像當今的核裂變反應堆那樣造成輻射性的核廢料。

然而,經營核聚變式發電廠仍然面臨艱難障礙,比如如何在符合經濟效益的情況下控制住這種熱能,以及如何持續性地發射雷射。其它的聚變方式使用的是磁力而不是雷射。

能源部長格蘭霍姆計劃在美國東部時間周二上午10時(大馬時間周二晚上11時)就一項「重大科學突破」舉行記者會。能源部的發言人說,在記者會之前該部沒有任何信息可提供。

據核聚變行業協會(FIA)說,私營產業界去年得到了28億多美元(逾123億6699萬令吉)用於核聚變的資金,近年來總額達到約50億美元(約220億8391萬令吉)。

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