核聚变是一种几乎无限的能源形式,与化石燃料不同,它排放的温室气体为零,并且与今天使用的核裂变能不同,它不会产生长寿命的放射性废物。
掌握它可以拯救人类免受气候变化的影响,而气候变化基本上是我们自己造成的危机。
自 1930年代以来,全球顶级科学家一直在努力掌握这种无限的清洁能源。我们现在比以往任何时候都更近。
在法国南部普罗旺斯地区的一座小山上,你可以看到两个太阳。
一个已经燃烧了四年半,并且正在凝固。另一个是由成千上万的人的思想和双手建造的,并且正在缓慢地上升。真正的太阳的最后一缕黄昏光芒在另一边投射出神奇的光芒,一个巨大的建筑工地,可以解决人类历史上最大的生存危机。
正是在这里,在 Saint-Paul-lez-Durance 的小公社中,35 个国家齐聚一堂,试图掌握核聚变,这一过程在太阳和所有恒星中自然发生,但很难在地球上复制。
如果掌握了它,聚变能量无疑将为世界大部分地区提供动力。只需1克燃料作为输入,就可以产生相当于8吨石油的聚变能。这是惊人的800万比1。
原子专家很少估计何时可以广泛使用聚变能,他们经常开玩笑说,不管你什么时候问,它总是在30年后。但历史上第一次,这可能是真的。
2 月,位于牛津附近的英国卡勒姆村的科学家宣布了一项重大突破:他们在名为托卡马克的巨型甜甜圈形机器中产生并维持了创纪录的59兆焦耳聚变能量,持续时间为 5 秒。
它只够为一所房子供电一天,而且进入这个过程的能量多于流出的能量。然而,这确实是一个历史性的时刻。它证明了核聚变确实可以在地球上维持。
这对于法国的国际热核实验反应堆项目来说是个好消息,也就是众所周知的 ITER。它的主要目标是证明融合可以在商业上使用。如果可以的话,世界将不会使用煤炭、石油和天然气等化石燃料,这些是人为气候危机的主要驱动因素。
自从在英国取得成功以来,ITER 就出现了巨大的动力,但从事该项目的人员也正在发生重大变化。他们的总干事比戈特(Bernard Bigot)在领导 ITER 七年后于 5 月 14 日因病去世。在他去世之前,比戈特在他阳光明媚的办公室里分享了他对聚变能的感染力乐观,办公室俯瞰着 ITER 自己的托卡马克装置的外壳,这是一个仍在建设中的科幻结构。
比戈特说,“无论是在生物学上、社会上,还是经济上,能源就是生命”,当地球上的人口少于10亿时,就有足够的可再生能源来满足需求。
我们接受了化石燃料,对我们的环境造成了很大的伤害。而我们现在拥有 80 亿人口,正处于一场剧烈的气候危机之中。他说:“别无选择,只能摆脱我们目前的主要动力来源。而最好的选择似乎是宇宙已经使用了数十亿年的那个。”
聚变能量是通过将两个本质上排斥的粒子强制在一起而产生的。在将少量燃料注入托卡马克后,巨磁体被激活以产生等离子体,这是物质的第四种状态,有点像带电的气体或汤。
通过将托卡马克内部的温度升高到不可思议的高水平,燃料中的颗粒被迫融合成一个。这个过程会产生氦和中子,它们的质量比最初制造它们的部件要轻。
缺失的质量转化为巨大的能量,能够逃离等离子体的中子然后撞击托卡马克壁上的“毯子”,它们的动能以热量的形式传递。这些热量可以用来加热水、产生蒸汽和转动涡轮机发电。
这一切都需要托卡马克包含严重的热量。等离子体需要达到至少 1.5 亿摄氏度,比太阳核心热 10 倍。这就引出了一个问题:地球上的任何东西怎么能保持如此高的温度?
这是几代聚变能寻求者设法克服的众多障碍之一。科学家和工程师设计了巨大的磁铁来产生强大的磁场来保持热量被限制住,因为其他任何东西都会融化。
那些从事核聚变工作的人一直试图在他们的机器中做的基本上是复制太阳。太阳是一个永恒的聚变工厂,由一个巨大的等离子燃烧球组成。它每秒将数百吨氢融合成氦。