我們目前所使用的能源形式都存在種種缺陷,比如化石燃料在不久的將來面臨枯竭,風(fēng)能太陽能所能提供的電力有限,核電站產(chǎn)生的核廢料和冷卻水排放都需要更加嚴(yán)格的監(jiān)測,因此科學(xué)家試圖找到更加高效和強(qiáng)大的能量形式,于是核聚變(人造太陽)成為目前在研的能源技術(shù)。
據(jù)估計,海洋中的氘資源能夠提供人類250億年的能量消耗(以當(dāng)今的能量消耗速率計算)??梢哉J(rèn)為核聚變電站可以一勞永逸地解決全球變暖的問題,該技術(shù)可以讓全世界使用到無限而且清潔的能源,目前世界上幾個國家已經(jīng)開始研究核聚變,國際熱核實驗堆已經(jīng)在法國建設(shè)。
核聚變的高溫只能用磁場來約束:核聚變比核裂變釋放出更強(qiáng)的能量,同時不會產(chǎn)生放射性的核廢料,因此核聚變是一種清潔而高效的能源,但是我們目前仍然沒有掌握可控核聚變的技術(shù)。
美國科學(xué)家在可控核聚變上進(jìn)行了開創(chuàng)性的研發(fā),但是目前用于發(fā)展該技術(shù)的資金較少,更離奇的是,美歐等每年在風(fēng)電等能源上投入了大量資金,可達(dá)到千億美元的規(guī)模。因此有評論認(rèn)為中國和韓國可能在核聚變研究領(lǐng)域會有所突破,因為他們可以獲得資金的支持。
核聚變是一種非常清潔的能源,且原料可來自海水:核能其實是一種令人生畏的能量,原子核雖小,微小的質(zhì)量虧損只要乘以光速的平方就可以獲得巨大的能量,早期的核裂變反應(yīng)堆是第二次世界大戰(zhàn)中的曼哈頓計劃,利用鈾原子分裂時產(chǎn)生的能量,但這是非常危險的,同時也是非常簡單的核裂變形式,只要你獲得大量的放射性鈾,然后就可以利用裂變原理發(fā)生連鎖反應(yīng),最后我們會得到核廢料,于是如何處理核廢料成了一個大難題。
風(fēng)電的發(fā)展也受到一些環(huán)保人士的譴責(zé),低頻噪音對周圍生物不利:傳統(tǒng)的核廢料處理方法是使用密封的容器封閉起來,然后進(jìn)行深埋,或者丟到無人區(qū)、深海中,這就會造成不可預(yù)測的后果,雖然這些密封的容器可以承受海底的高壓,但是核泄漏仍然存在可能。
相比之下,核聚變就清潔多了,無放射性的危害,而且聚變反應(yīng)堆的原料是重氫,我們可以從海水中提煉,因此核聚變是取之不盡,用之不竭的能源形式,如果將其用于宇宙飛船,就有可能進(jìn)行星際旅行。
傳統(tǒng)的火電站使用的生態(tài)林木材:核聚變有著如此多的優(yōu)點,但要想獲得核聚變裝置必須突破非常多的瓶頸,比如反應(yīng)過程可達(dá)到2億攝氏度,物質(zhì)形式為等離子體,是固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之外的第四態(tài),幾乎沒有材料能承受如此高的溫度,因此我們需要用磁場來束縛,這就如同我們把太陽裝入了一個瓶子之中,可想而知其難度有多大。
正因為此,一些懷疑論者認(rèn)為核聚變很難在近期實現(xiàn),但來自英國聚變能源中心的史蒂夫·考利教授認(rèn)為目前核聚變已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)展。
北卡羅來納州的大片硬木林被供應(yīng)給火力電站使用:美國橡樹嶺國家實驗室曾經(jīng)是曼哈頓計劃的大本營,其負(fù)責(zé)聚變能源研發(fā)的科學(xué)家戴夫?拉斯穆森認(rèn)為國際聚變堆將發(fā)揮重要的作用,在2020年中期將實現(xiàn)500兆瓦的能量輸出,這相當(dāng)于一個中等規(guī)模的商業(yè)電站。
核聚變反應(yīng)是人類迫切需要的能源形式。