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英國《自然》雜志刊發六問,質疑美軍火巨頭核聚變項目

10月15日,洛克希德馬丁公司正式躋身熱核聚變能源領域——該公司宣布了一份建設商用核聚變反應堆的十年路線圖。
在洛克希德馬丁公司(下稱“洛克希德”)位于加州帕姆代爾的臭鼬工廠,對核聚變的研究已秘密開展數年。現在,洛克希德終于公開這一馴服核能的宏偉計劃(詳情參見澎湃新聞“能見度”16日報道《把“人造太陽”裝進卡車:美軍火巨頭研制車載核反應堆》)。然而,《自然》雜志網絡版近日報道,外界對其成功的幾率持保留態度。
——洛克希德打算做什么?
該公司目前擁有約一半規模的實驗裝置,并說現在準備生產一個緊湊型100兆瓦反應堆。反應堆項目的負責人湯姆·麥奎爾說,小規模意味著團隊可以在年度周期內多次設計、建造和測試。目標是在五年內建造出一個原型,可以維持核聚變的短期反應——持續大約10秒鐘。10年后,將開發出一個商業上可行、與燃煤發電廠匹敵的產品。
——如果洛克希德成功意味著什么?
核聚變反應與恒星的能量運動相似——在極高溫度下,氫的同位素融合反應生成成氦,同時釋放巨大能量。如果人們能穩定控制這一能量,反應堆將能提供清潔、環境友好的電力,而且幾乎源源不竭。
說起來簡單,核聚變可謂人類能源的終極命題——開發成功一個可維持反應、并提供充足能源的反應堆,足以獲得諾貝爾獎。
建設一座穩定可靠的100兆瓦熱核聚變反應堆,如果造價與一座燃煤發電廠相當或更低,將從根本上改變全球能源格局,以及全球經濟。
——該技術領先或者說不同之處在哪兒?
洛克希德公布的信息少得可憐,到目前為止難以認定其不同之處。
迄今,核聚變大部分的研究工作,包括在法國南部進行的ITER計劃,都是利用托卡馬克裝置的設計理念,采用多個電磁束裝置(“磁籠”)控制環形反應室內的高溫等離子體。麥奎爾說,他的團隊采用了多個設計理念的精髓,綜合完成了一種緊湊型設計,在更緊湊的橢圓形反應室內利用電磁束控制等離子體。
——專家是怎么想的?
盡管幾乎人人都樂見到像洛克希德這樣的工業巨頭進入核聚變研制領域,學術界仍持懷疑態度。
洛克希德迄今為止并未公布任何試驗數據。如果不能提供更多細節,沒人能判斷這一設計與此前的核聚變反應堆有何不同。數十年來,人們探索設計了無數核聚變反應堆,但它們最終的命運都是被無情淘汰。
“你很難向街頭的路人解釋一項科學觀點,”普林斯頓等離子物理實驗室能源部主任斯圖爾特·普拉格表示,“目前,仍不清楚他們(洛克希德)研究的精妙之處”。
——為什么現在公布這一計劃?
洛克希德馬丁公司已經申請多項專利,麥奎爾表示,上周公布這一計劃是為了履行專利批準前的例行程序,以保證公司對專利文本的優先解釋權。他還說,下一步,團隊將在審查嚴格的學術期刊上發表這一成果。
“這將是公開透明的,”他補充道。
——前路將面臨怎樣的挑戰?
第一個挑戰是:證明反應堆在特定的高溫高壓下仍能控制等離子體,保持持續穩定的熱核聚變反應,當其產生的能量大于所消耗電能時,就意味著成功。麥奎爾將其稱“諾貝爾大獎時刻”。根據洛克希德的時間表,這一設想將在五年內達成。
第二大的挑戰:適合的材料和運作方式。核聚變反應產生強大的中子,反應堆必須承受或避免中子運動可能造成的破壞, 同時控制反應過程中釋放的高熱。麥奎爾承認,團隊還有很長的路要走,但已確立了一個逐步達成的清晰路線圖。
迄今,核聚變技術已經歷難以計數的突破性設計理念(以及它們的失敗),其他專家對洛克希德的研究并不樂觀。
“從一個小實驗到一座發電廠,需要克服的問題和困難重重,”美國聚變能協會(Fusion Power Associates)主席史蒂芬·迪恩說,該協會總部位于馬里蘭州蓋瑟斯堡,是一家核能倡導團體。他認為,“在所有的細節公布之前,人們理應對整件事能否成立保持極端懷疑態度。”





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