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新闻摘要
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谷歌宣布对从事开发商业聚变能源的公司Commonwealth Fusion Systems (CFS)进行重大投资。聚变能源有望成为一种革命性的清洁能源来源,可以提供几乎无限的电力,而不会产生碳排放或长期放射性废物。与当前裂变核电厂不同,聚变通过将氢原子结合成氦并释放出巨大能量。CFS旨在利用强大的超导磁体在2030年代初建成一座演示聚变电厂。谷歌的投资将有助于加快聚变技术的发展。如果成功,单个聚变电厂就可以为一个城市供电,同时不会产生温室气体,使用取自海水的燃料,并产生只需几十年就可衰变的少量废物。
来源: 谷歌博客
本站解析
背景和环境
科学家们自20世纪50年代起就梦想利用聚变能源,称之为清洁能源的”圣杯”。太阳通过聚变,在极端压力和温度下迫使氢核聚合,释放出巨大能量。在地球上重现这些条件却极其困难。
当前的核电厂使用裂变 – 分裂铀原子 – 这会产生持续数千年的放射性废物,并存在熔毁的风险。相比之下,聚变不会发生熔毁,产生的少量短寿命废物,并使用丰富的燃料。一公斤聚变燃料所含能量相当于一万公斤煤。
专家分析
聚变的挑战在于创造和维持比太阳核心还要热的条件,同时用磁场包围这种超高温等离子体。超导磁体的最新突破 – CFS专攻这一领域 – 使得更小、更实用的聚变反应堆成为可能。这些新型磁体比旧设计强10倍,使反应堆的尺寸从体育场大小缩小到小型建筑。
像谷歌这样的科技公司投资是因为聚变可以同时解决多个问题:为能源密集型数据中心提供清洁的基荷电力,消除碳排放,确保能源安全。与太阳能和风能不同,聚变可以持续工作,不受天气影响,非常适合为关键基础设施供电。
补充数据和事实
聚变研究进展飞快。2022年,国家点火设施实现了”点火” – 产生的聚变能量超过激光输入的能量。自2020年以来,私营聚变公司已筹集超过70亿美元,现有40多家公司在追求不同的方法。仅CFS一家就筹集了20亿美元,雇佣了500多名科学家和工程师。
潜在影响是巨大的。聚变可以提供每千瓦时4美分的电价,与当前电源竞争力相当。燃料 – 来自海水的氘和反应堆内生产的氚 – 几乎是无穷无尽的。一杯水中含有足够的氘,相当于一桶石油的能量。
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聚变竞赛已经成为一场国际竞争。位于法国的ITER项目由35个国家参与,旨在到2035年展示大规模聚变。中国的EAST反应堆最近维持等离子体超过17分钟。英国宣布计划在2040年建成一座商业聚变电厂。
大型科技公司正在押注不同的能源解决方案。微软与Helion Energy签署了聚变电力交易。亚马逊正在投资小型模块化裂变反应堆。这种竞争可能会加速多种清洁能源技术的发展。
总结
谷歌的聚变投资代表了对可能解决人类能源和气候挑战的变革性技术的大胆押注。尽管聚变一直被认为是”20年后”的事情,但最近的突破表明商业聚变可能最终成为现实。成功将意味着无限的清洁能源,彻底改变从交通到制造业的一切,同时保护我们的星球。
公众反应
环保团体谨慎支持聚变发展,同时强调不应忽视可再生能源。能源专家争论聚变是否能及时解决气候变化问题。年轻人对聚变事业表现出兴奋,大学聚变项目的入学人数增加了三倍。一些社区担心附近会有聚变电厂,但科学家强调聚变的固有安全性。
常见问题解答
问: 聚变能源真的安全吗?
答: 是的。如果遭到破坏,聚变反应会立即停止,不可能发生熔毁。燃料本身不放射性,废物在100年内就会变得安全。
问: 聚变电力什么时候能供应到我家?
答: 乐观地说,2030年代可能会有演示电厂,2040年代可能会广泛应用。但是,聚变的时间表历来过于乐观。
问: 聚变和当前的核电有什么不同?
答: 当前的电厂使用裂变,分裂重原子;聚变则是结合轻原子。聚变不会产生长期废物,也不会发生熔毁。
