@ 2015.10.04 , 09:30
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新研究认为核聚变反应堆在经济上可行

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根据新的研究,用核聚变反应堆发电几十年内可能会在经济上可行,决策者应该用它们来替代传统的核电站。

牛津Durham大学和Culham聚变能中心研究人员分析了核聚变反应堆的经济性,首次在超导技术方面的取得最新进展。他们在对建造、运行和拆除聚变反应堆研究后表明聚变核能相对于传统裂变核能的经济可行性。

早期的研究发现,一个聚变能电厂的发电价格,与裂变发电厂的发电价格相当,证明了使用新的超导技术的新优势。这项研究发表在聚变工程与设计杂志上。

Durham大学材料物理中心的Damian Hampshire教授说,很显然,我们做出的是假设,但我们能说的是,我们认为聚变发电不会比裂变发电贵很多。在一两代人的时间里,核聚变反应堆可以提供几乎无限的能源供应,并且导致全球变暖或产生有害物的副作用不会太大。

核聚变反应堆通过给等离子体以约1亿摄氏度加热,使氢原子熔合在一起,释放能量的方式发电。这不同于裂变反应堆,裂变工作原理是通过低得多的温度拆分原子。

聚变反应堆相对于裂变反应堆的优点在于,它们几乎不产生放射性废物。这意味着像切尔诺贝利或福岛县灾害是不可能发生的,因为等离子一旦溢出就失效了。聚变能在政治上也更安全,因为反应堆不会产生扩散核武器的武器级产品。它的燃料是氘,或是从海水提取的重水,氚是在反应器内产生萃取的,所以供应方面的安全问题也不存在。

为测试聚变反应堆,10年前在法国南部开始建设有一个国际热核实验反应堆。工程建设从2005年开始,8年~10年完成,最终总投资预计超100亿美元。这将是除国际空间站外规模最大的国际科技合作项目。

Hampshire 教授说,他希望该分析结果将帮助说服政策制定者和私营部门在聚变能领域更多地投资。计算聚变反应堆的成本非常复杂,因为在原料成本和汇率不断变化。我们早就知道了聚变反应堆是可行的,但因为还有些技术没有公关,以及成本的不确定性,因此许多人都不信。我们已经有了有力的论据,由最可靠的数据支持,即聚变发电站可以很快在经济上可行。我们希望这笔投资,可以克服余下的技术挑战,并加快规划过程。

英国能源计划理事会重点关注在高温超导体的最新进展。这些材料可用于建造强大磁铁,被称为tokamak,在聚变反应堆的核心部位,使得容器中的高温下等离子体保持原位。

这项技术还意味着超导磁体可以不用建一大块,而是分成几块。这将意味着,超导磁体在放射性环境中的维护成本会便宜很多。

当分析裂变电站的建设、运行和拆除的成本时,需要考虑到处理裂变电站相关的放射性废物的成本,而聚变电站放射性废物的处理则简单得多。

本文译自 phys,由译者 amor 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 32+1

  1. 五爷
    @2 years ago
    2949442

    心理上的挑战大于技术上的

    [7] XX [11] 回复 [0]
  2. 2949448

    大概又要叫嚣对身体不好了

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  3. 2949449

    星际迷航里面那么先进的船好像还是裂变的样子呢

  4. 道离
    @2 years ago
    2949460

    低温聚变出来才是能源革命

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  5. 煎蛋
    @2 years ago
    2949462

    中国准备大举在内陆建核电站呢

  6. 2949463

    sb研究,现在的问题是先造出一个净输出的商业机好么

    [5] XX [30] 回复 [0]
  7. Pleiades
    @2 years ago
    2949465

    如果化石燃料这根火柴不能在熄灭之前点燃聚变这堆篝火,那估计要出事

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  8. garthdawn
    @2 years ago
    2949470

    没有辐射放出,也就是说,如果炸了,也最多就是炸了,方圆一平方公里炸平,但是不会有辐射使得方圆几百平方公里的人死亡或者癌症,而且方圆上千平方公里的人的后代也不会有怪胎。不产生污染气体,甚至几乎不产生温室气体。这个绝对比石油要好太多了。不过令我想起了《月球》电影里,在月球采集氚的情节。

    [44] XX [1] 回复 [0]
  9. 碧海
    @2 years ago
    2949486

    据说中国在核聚变领域处于领先水平。

  10. 幕后煮屎者
    @2 years ago
    2949488

    @garthdawn: 福岛核电站也炸了,因为有相应的应对措施,所以影响其实只是局限在一个范围内。对于政府来说坏处是:死人了、名声不好、支持率下降、污染持久、国际社会影响不好、浪费钱处理。这些其实是在建造之初就考虑到的最坏情况,只是没想到最坏情况这么快就会发生。

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  11. dualshock
    @2 years ago
    2949507

    天上的太阳就是一个天然的热核聚变反应堆,能够持续稳定的释放能量。人类现在可以在实验室里制造太阳了,但是却没有能承受这么高温度的烛台,只能利用磁场让“太阳”浮在空中,这也是难点所在。

    [17] XX [3] 回复 [0]
  12. megaflame
    @2 years ago
    2949525

    @akiha: 你看的是哪个世界的星际迷航……

  13. 龙傲天
    @2 years ago
    2949531

    @garthdawn: 又不是燃料室核爆…一百公里太夸张了吧

  14. 2949538

    现有技术都无法实现的玩意儿居然在经济上是可行的?凑论文也不用这样吧。。。

  15. 冷冷
    @2 years ago
    2949545

    @幕后煮屎者: 政治影响和环境影响是两个不同的事,切爆比福爆对环境影响大多了,对苏联的政治影响低过日本很多,所有工程的破坏和失误都会对当地有政治影响,但未必有环境影响,比如阿富汗巴米扬大佛被炸

  16. 2949546

    核聚变研究中心的人员在“聚变工程与设计”期刊上发表文章说核聚变反应堆在经济上可行。

  17. 2949550

    @幕后煮屎者: 影响范围的确控制在太平洋以内,日本政府真是好样的

  18. 2949556

    @dualshock: 这就是一枪打只野猪吃一年还是一次弄一小勺吃一餐。

  19. 你爸爸
    @2 years ago
    2949567

    蜘蛛侠电影里章鱼博士也是搞的这个吧?

  20. alpha_boy
    @2 years ago
    2949572

    华盛顿大学说只要几年他们的磁流体核聚变就能成功,洛克希德马丁说今年10月份就要拿出来商业堆,牛津这个大学的说还要几十年……不行啊,骗经费要学美帝,人有多大胆,核聚变就有多快能实现~~

    [22] XX [0] 回复 [0]
  21. 2949575

    @garthdawn: 如果炸了,顺着运输管道,把储藏氘氚的燃料仓库也引爆了。地球就成火星了。

    [1] XX [14] 回复 [0]
  22. 冷冷
    @2 years ago
    2949584

    @alpha_boy: 都不矛盾,可以商业化并不代表已完全完善

  23. 2949592

    @kyle: 勉强用一般人能理解的例子来类比的话,裂变堆有点像用高能炸药取暖,需要想尽一切办法维持炸药温和燃烧而不是剧烈爆炸;而聚变就像在海底烧火,反而需要想尽一切办法维持火焰燃烧,因为一旦出差错火就灭了。

    [17] XX [0] 回复 [0]
  24. 2949634

    @碧海: 对的,现在合肥科学岛上的东方超环(EAST)已经在引领可控聚变领域的研究导向,中国也是文中提到的国际热核实验项目的7个成员国之一。然而现在讨论可控聚变的经济可行性还为时过早,太多物理和工程上的难题还无解。

  25. 2949637

    @道离: 低温聚变已经实现了,就是粒子束打靶嘛,但用来发电是不可行的,零星的几颗粒子们聚变释放出的能量远远不及制造粒子束所需的能量。

  26. dualshock
    @2 years ago
    2949645

    @goph: 实验室中的“太阳”其实很小,就是闪了一个小火苗瞬间就灭了。核聚变反应堆就相当于燃气灶了,能一直烧。

  27. dualshock
    @2 years ago
    2949648

    @kyle: 提取氘非常的不容易,而氚更难制造,核反应才能产生氚,而且瞬间就会衰变成氘。氢弹中的氚都是用自带的原子弹“现用现炸”的,所以氘还是非常安全的。

  28. 拖鞋
    @2 years ago
    2949651

    如果投入商业,会对全球经济产生非常巨大的影响。现在是美元和石油绑定,如果商业化,那么人们就不会买美元的帐了,谁有海岸线谁就是老大,战争也就不远了。

  29. CarShock
    @2 years ago
    2949772

    @拖鞋: 海水提取在经济上不可行。所以不会因为抢海岸线打仗。聚变的燃料还是要看月球啊……

  30. alpha_boy
    @2 years ago
    2951051

    啊,搞错了,洛克希德·马丁说的是2024年10月份实现商业化核聚变。我记成了2015年10月份……

    能商业化就很不可思议了,因为其他人(传说是中国从苏联买的然后魔改的EAST)最多只能稳定维持1000秒,然后就不能维持了。

    完善不完善是另一回事,首先输出得大于输入才有意义啊。蒸汽机轮船大规模普及似乎是花了200年,热机转换效率达到好像说20%才行的吧?早期效率太低,除了不差钱的英国军方用来在没有风的日子里,驱动轮船传递消息以外,好像没啥客户吧。

    早期蒸汽机轮船的效费比太低,运货是亏损的。核聚变反应堆如果用来维持核聚变的磁场,或者点火激光消耗的能量比发的电还多,根本没法实用化。

    所以能否商业化是很重要的。

  31. alpha_boy
    @2 years ago
    2951053

    去月亮上开采氦3的成本说不清楚是否比从海水中提取氘还是氚什么的便宜吧?搞不好更贵也说不定。

    《太阳的距离》那个小说里曾有个设想,把海南岛挖了,改成电磁轨道弹射器,用来发射货柜,也许可以降低去月球上的开采成本,否则也是很高的。

  32. 拖鞋
    @2 years ago
    2952622

    @CarShock: 不是说为了海岸线打仗,而是为了美元打仗。你看现在美国大部分的战争,都是因为触碰了美元的地位而发生的。

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