近日，全球目前規(guī)模最大的核聚變反應(yīng)堆——?dú)W洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆（JET）的科研團(tuán)隊(duì)宣布，取得了核聚變技術(shù)的突破性進(jìn)展，該反應(yīng)堆在連續(xù)5秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了59兆焦耳的能量，有測(cè)算稱，這相當(dāng)于11兆瓦電力，大約能夠?yàn)橐粋€(gè)普通家庭提供一天的電力。據(jù)了解，這打破了該裝置在1997年創(chuàng)下的22兆焦耳核聚變能量的紀(jì)錄，同時(shí)也創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。

（文丨本報(bào)記者 李麗旻）

為核聚變帶來(lái)新應(yīng)用希望

綜合多家外媒報(bào)道，在JET此次進(jìn)行的核聚變實(shí)驗(yàn)中，研究人員將氫同位素氘和氚組成的氣體加熱到1.5億攝氏度，并利用磁場(chǎng)將其形成的高溫等離子體約束在裝置中，在高溫高壓條件下，氫的同位素發(fā)生核聚變生成氦，在這一過(guò)程中釋放能量。

據(jù)了解，JET位于英國(guó)的卡勒姆聚變能源中心，其科學(xué)業(yè)務(wù)由歐洲聚變能源發(fā)展聯(lián)合會(huì)（EUROfusion）負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。JET擁有迄今為止世界上規(guī)模最大的托卡馬克裝置，能夠利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)受控的核聚變。

一直以來(lái)，核聚變反應(yīng)在科學(xué)界受到廣泛關(guān)注，被業(yè)界認(rèn)為有望為人類提供近乎無(wú)限的清潔能源，對(duì)于解決全球能源危機(jī)至關(guān)重要。國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃（ITER）作為目前核能國(guó)際合作的重要部分，就計(jì)劃使用氘氚混合物作為聚變?nèi)剂希瑸榇?，JET也一直被視為該計(jì)劃的重要試驗(yàn)臺(tái)。

根據(jù)ITER計(jì)劃，中國(guó)、歐盟、印度、日本、韓國(guó)、俄羅斯和美國(guó)七方將合作在法國(guó)南部建成世界上最大的托卡馬克裝置，推動(dòng)核聚變技術(shù)發(fā)展。對(duì)于此次研究的突破，美國(guó)麻省理工學(xué)院等離子體物理學(xué)家安妮·懷特表示，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是近20年工作的成果，對(duì)幫助預(yù)測(cè)、指導(dǎo)ITER的運(yùn)行十分重要。

EUROfusion的研究人員Tony Donne則表示：“現(xiàn)在我們能夠?qū)⒑司圩儠r(shí)間控制在5秒內(nèi)，隨著機(jī)器效率的不斷提升，未來(lái)將延長(zhǎng)到5分鐘、甚至5小時(shí)?！?/p>

氣候目標(biāo)“催熱”核聚變

英國(guó)原子能管理局首席執(zhí)行官伊恩·查普曼也表示：“很明顯，我們必須作出重大改變來(lái)應(yīng)對(duì)氣候變化，而核聚變提供了如此巨大的潛力。我們正在積累知識(shí)，開(kāi)發(fā)所需的新技術(shù)，以提供低碳、可持續(xù)的基荷能源來(lái)源。我們的世界需要核聚變來(lái)產(chǎn)生能源?！?/p>

在去年的聯(lián)合國(guó)氣候大會(huì)上，IAEA多次強(qiáng)調(diào)核技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的必要性。IAEA指出，核電對(duì)于實(shí)現(xiàn)全時(shí)間段能源供應(yīng)至關(guān)重要，在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)里，核能的應(yīng)用減少了超過(guò)700億噸的二氧化碳排放，目前，核電每年也能夠助力減排至少10億噸二氧化碳。

據(jù)了解，核聚變反應(yīng)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳或其他任何溫室氣體，而核聚變釋出的能量比燃燒等量的煤、石油或天然氣多將近400萬(wàn)倍，與目前廣泛使用的核裂變相比，核聚變產(chǎn)生的核廢料也明顯更少。

在IAEA核聚變物理學(xué)家Sehila M. Gonzalez de Vicente看來(lái)，隨著大量資本的涌入，核聚變領(lǐng)域的技術(shù)突破很可能提前出現(xiàn)，而核聚變能源的應(yīng)用也很可能會(huì)在30年或50年后成為現(xiàn)實(shí)。

在IAEA舉行的行業(yè)會(huì)議上，一家專注于核聚變的風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)高管Malcolm Handley就指出：“截至2021年，數(shù)10億美元已經(jīng)涌入了核聚變領(lǐng)域，資本市場(chǎng)對(duì)于核聚變的態(tài)度正在改變。”

核聚變產(chǎn)業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)擴(kuò)張之勢(shì)

據(jù)了解，目前，美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家已經(jīng)有私營(yíng)企業(yè)斥資研發(fā)核聚變技術(shù)。據(jù)英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》報(bào)道，不完全統(tǒng)計(jì)顯示，2021年，美國(guó)核聚變領(lǐng)域吸引到的投資規(guī)模高達(dá)23億歐元。今年2月，德國(guó)公司Marvel核聚變公司與西門子能源、法國(guó)Thales以及德國(guó)工程集團(tuán)Trumpf簽訂了合作協(xié)議，并由科技投資公司Earlybird牽頭投資了3500萬(wàn)歐元，用于核聚變研發(fā)，這也成為了核聚變領(lǐng)域最新一輪研發(fā)融資。

《華爾街日?qǐng)?bào)》援引業(yè)內(nèi)人士的話稱：“一波又一波的資金涌入到核聚變領(lǐng)域當(dāng)中，這正是核聚變工業(yè)擴(kuò)張的信號(hào)。”

根據(jù)IAEA發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2021年底，全球在運(yùn)營(yíng)的核聚變裝置有96座，在建核聚變裝置有9座，計(jì)劃建設(shè)的裝置則有29座。其中，公用事業(yè)機(jī)構(gòu)旗下的核聚變裝置總數(shù)為107座，美國(guó)、日本、俄羅斯、中國(guó)、英國(guó)都是核聚變裝置的所在國(guó)家。

不過(guò)，也有科研人員提醒稱，人造的核聚變裝置往往需要高溫高壓的反應(yīng)環(huán)境，而目前，要讓核聚變反應(yīng)發(fā)生，所需要的能量仍高于聚變過(guò)程產(chǎn)出的能量，這也意味著，核聚變技術(shù)距離真正投入商業(yè)化應(yīng)用仍有漫長(zhǎng)的路要走。