【博評】班傑明:中國核聚變研究不容輕視

2022-02-17 13:46:50 最後更新日期:2022-02-17 22:47:47

2月15日,筆者讀到一篇刊於香港報章的評論文章,題為:「英核聚變試驗維持5秒 產生能量破紀錄」。文中一方面高度評價英國於去年底進行的可控核聚變反應,另一方面卻以「辟謠」的口吻貶損內地類似的實驗,認為中國的實驗只是「備用」狀態,未有真正發生核聚變反應發電,故而引導出「其實沒有太大意義的」結論。

核聚變,即俗稱的「人造太陽」,被認為是人類能擺脫對化石燃料依賴,「一勞永逸」地解決能源需求的發展方向。但由於核聚變難於控制,對溫度、壓力等有極為苛刻的要求,人類至今仍未能有效控制核聚變並轉化成可商業化運營的能源供應方式。故此,可控核聚變成為了當今各國爭相研究的課題。

中國於2021年12月的實驗中,成功實現可重覆的1.2億攝氏度下維持1056秒等離子體運行,刷新了世界紀錄。而之前的世界紀錄保持者,是韓國於2020年12月創造在1億攝氏度下維持了20秒。中國的實驗成果,意味著在不到半年時間,一下把世界紀錄提高了......50倍!

download編按:中國的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(簡稱:EAST)。它是中國科學院電漿體物理研究所在安徽合肥市建設的世界第一個全超導磁體托卡馬克核聚變反應試驗性裝置。自2005年建成以來已多次在實驗中擦新世界紀錄。(網絡圖片)

可惜該文章只聚焦中國的實驗沒有進行可控核聚變反應的試驗,而以英國的實驗雖然只維持了5秒,卻是達到了核聚變反應,便以專家口吻直接跳到中國的實驗結果「其實沒有太大意義的」結論,甚至還反諷刺內地媒體在報導相關實驗成果時「擺出一副厲害了我的國的口吻」。

筆者特意就此事請教了專家,理解到原來只要溫度夠高,中國要做到英國這次的核聚變實驗在技術上就沒有甚麼根本問題。換句話說,只要能模擬出可控核聚變所需要的苛刻條件,可控核聚變本身便水到渠成。而中國至今未有在相關實驗中進行核聚變反應,是出於保證核安全的考慮。

翻查英國關於該次實試的報道原文,這次實現核聚變反應所使用的原料應該是氘和氚(兩者均為氫的同位素),而以氘和氚作核聚變會釋放出中子,中子會對實驗設備造成損害。雖然中國在製造該等應對中子損害的設備亦無技術上的障礙,但卻需要一定成本。故此,中國的科研人員希望先掌握最關鍵的技術,就是如何模擬可控核聚變所需要的苛刻條件後,再大規模投資建設下一步的設備。

Screenshot 2022 02 17 at 2.04.31 PM編按:英國進行本次核聚變實驗的設備稱為聯合歐洲圓環,英文簡稱 JET,已運作了40年,並計劃於2023年退役。JET 的結構也是目前世界公認為技術上最可能實現可控聚變反應的基於托卡馬克原理的磁約束聚變裝置,與中國的 EAST 及國際合作的 ITER 磁約束裝置不同的是,JET 不是以超導體而只以銅線產生磁約束,技術上是相對落後的。(Phys.org 報道擷圖)

換句話說,中國這些並無實際發生核聚變的實驗意義也是非凡的。相反,英國的實驗設備由於太過老舊,又無法改造,反而限制了其實驗進展。雖然進行了真實的可控核聚變,但一來最關鍵的苛刻溫度時間並不長,距離商業營運的差距更為巨大;二來實驗所產生的有害中子對己對設備造成損害,繼續利用既有設備進行實驗亦難再突破。

中國與英國在可控核聚變研究路上的實際差距,與該篇文章的結論可謂差天共地,不可同日而語。

D T Fusion編按:以氘和氚作燃料進行核聚變,是目前人類所掌握的聚變技術中,比較可行而且成本較可控的技術,但聚變過程中會產生中子,不但對聚變設備本身,對週邊環境以至人體也會做成傷害。現在在法國建造的國際熱核融合實驗反應爐(簡稱 ITER) 也是以氘和氚作燃料。而目前國際公認最安全的核聚變燃料是氦-3,因為它在聚變過程中不產生中子,被視為終極的聚變燃料,但地球上沒有氦-3,最近我們的月球上則有氦-3,所以現在很多國家都有探月計劃,其中一個目的就是在月球上尋找可供開採利用的氦-3。(網絡圖片)

發佈於 博評
By 2022-02-17

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