APP下载

聚变反应或将遭遇燃料危机

2022-09-21编译苦山

世界科学 2022年9期

编译 苦山

2020年,加拿大核实验室向英国的大型聚变反应堆“欧洲联合环状反应炉”(JET)交付了5个内衬软木以吸收冲击的钢桶。每个桶里都有一个可乐罐大小的钢瓶,瓶中装着一缕氢气——仅重10克,相当于几张纸那么轻。

这不是普通的氢,而是氢稀有的放射性同位素氚,其原子核由两个中子和一个质子构成。氚的价格为每克3万美元,几乎和钻石一样珍贵,但对于核聚变研究人员来说,这物有所值。氚与它的同位素姐妹氘在高温下结合时,两种气体便可以像太阳一样燃烧。只要核聚变科学家找出有效激发这一反应的方法,它就可以提供大量的清洁能源。

2021年,来自加拿大的氚为JET的一项实验提供了燃料,该实验显示核聚变研究正在接近一个重要的临界点,即反应堆产生的能量超过为反应提供的能量。JET达到了这个平衡点的1/3,为国际热核聚变实验堆(ITER)在未来十年内开始氘-氚聚变后突破平衡点提供了保证,ITER是一个位于法国、类似于JET的在建反应堆,体积为JET的两倍。JET的等离子操作专家费尔南达·里米尼(Fernanda Rimini)表示:“我们的发现与预测相符。”

但是,核聚变科学家意识到,这一成就可能会是一场得不偿失的胜利。ITER预计将消耗全球大部分的氚,留给后续反应堆的氚将会变得极少。

核聚变的拥护者时常宣称,聚变反应堆的燃料将会变得廉价、充裕。对于氘来说确实如此:海洋中,大约每5 000个氢原子中就有一个是氘,它的价格大约是每克13美元。但是,氚的半衰期为12.3年,天然氚是宇宙射线轰击的产物,只微量存在于地球的高层大气中。……

登录APP查看全文