为太阳提供能量的就是同样的反应,但直到今天,还没有任何研究小组能够在实现核聚变的同时产生超过系统消耗的能量——这一里程碑在业内被称为净能量收益。梅兰妮·温德里奇(Melanie Windridge)是一位等离子物理学家,经营着咨询公司Fusion Energy Insights,她表示,“这就是我们所认为的莱特兄弟的时刻……当飞机真正起飞时。”
尽管净能量收益仍然难以捉摸,但我们有几个理由感到乐观。去年,美国政府在加州的国家点火设施(National Ignition Facility)用192束激光轰击一个微小的氢等离子体颗粒,达到了迄今为止最接近产生净能量的目标。6个月后,英国牛津政府资助的联合欧洲环面(JET)设施的科学家们在持续5秒的反应中产生了创纪录的59兆焦耳——足够烧开大约60个水壶。
尽管这两项成就远未达到商用电力的要求,但都被誉为科学界的重大突破。然而,最令人兴奋的是私营部门的活动。
这项技术在2048年到来是没有意义的,因为太晚了
克里斯•凯尔萨尔 根据核聚变工业协会(fusion Industry Association)的数据,在截至6月底的12个月里,私营核聚变企业筹集了28.3亿美元的投资,主要在美国,但也在英国。
这笔融资来自比尔•盖茨(Bill Gates)、老虎全球管理公司(Tiger Global Management)和雪佛龙(Chevron)等投资者,超过了该行业截至那时候筹集的总资金,使私营部门迄今的投资达到近49亿美元。
凯尔萨尔说,过去一年里,随着投资者开始认真对待核聚变产业,把它作为对抗气候变化的潜在工具,人们对核聚变产业的态度发生了“明显的转变”。
虽然政府支持的设施,如JET及其后续设施ITER--目前正在法国建造,耗资超过200亿欧元--将继续引领核聚变研究,但人们希望,规模更小、更灵活的私营部门参与者能够加快核聚变的商业化道路。
总部位于牛津的First Light Fusion公司的首席执行官尼古拉斯•霍克(Nicholas Hawker)说,“无限的清洁能源”的前景使核聚变的潜力具有不容忽视的吸引力。“从某种意义上说,核聚变是气候变化的最终解决方案。”
First Light的方法包括向氘-氚燃料颗粒发射弹丸,迫使同位素发生聚变。他说,这种燃料的能量密度是如此之大,以至于一个一厘米宽的小球应该能够产生与一桶石油相同的能量。
温德里奇用另一种说法解释说:大约1公斤的聚变燃料有可能产生与1千万公斤化石燃料一样多的能量。
这使得核聚变发电在能源密集型过程中特别具有吸引力——比如通过从大气中提取二氧化碳来修复未来的气候,这一过程被称为直接空气捕获。
获取核聚变中最常用的氢同位素应该不是问题。可以在海水中找到的氘广泛存在,而氚可以从锂中提取。
氚具有轻度放射性,但与原子分裂的核裂变不同,核聚变不会产生长期的放射性废物。
出于这个原因,英国政府今年6月证实,未来的核聚变设施将由英国环境署(Environment Agency)和英国卫生与安全管理局(Health and Safety Executive)监管,而不是由英国核监管办公室(Office For Nuclear Regulation)监管,这对英国核聚变行业是一个利好消息。
1965年,英国原子能机构在牛津郡的卡勒姆(Culham)建立了一个世界领先的核聚变实验室,自那以后,英国一直走在公共核聚变研究的前沿。
温德里奇说:“这是一个非常令人兴奋的时刻,因为我们有公共实验室在做重要的科学实验工作,同时,我们有私人公司在做重要的工程工作。这两者合作得越多——现在正在发生这种情况——我们就能越快地实现聚变。”