总部位于伦敦的 AL_A 建筑师正在为加拿大能源公司 General Fusion 建造核聚变示范工厂。该工厂将是世界上第一个核聚变工厂,预计将于 2025 年向公众开放。核聚变将位于牛津郡,作为英国原子能局 Culham 园区的一部分。

磁化靶聚变(MTF)可能是无碳能源的未来。General Fusion 的专有技术模仿恒星产生能量的方式。核聚变不是分裂原子,而是将它们结合起来。

由于安全是围绕使用传统核电站的主要问题,MTF 可能是解决方案。聚变过程将氦作为废物释放出来,运行该过程所需的唯一额外材料是氢气。

核聚变示范工厂不会发电,因为其规模仅为工业生产所需规模的 70%。教育、研究和开发将是该设施的重点,建筑效果图显示了一个环绕反应堆的观景廊,还有额外的参观和会议空间。

进一步减少核能的碳排放是创新,例如 3D 打印反应堆 和 海上发电厂 ,它们使用液体盐而不是固体棒来消除反应堆灾难的可能性。

政府间气候变化专门委员会(IPPC)的最新报告显示,气温上升的速度比我们先前想象的,而且目前许多类型的气候变化,如海平面上升甚至在二氧化碳显著减少排放后会持续几千年。

实现全球二氧化碳净零排放,是稳定二氧化碳引起的全球地表温度升高的必要条件,人为二氧化碳排放量与二氧化碳人为清除量相平衡比以往任何时候都更需要创新,因为许多必要的技术仅处于发展的开始阶段。

一系列能源危机让多国陷入困境,但即便如此,德国依然坚持在明年关闭最后三座核电站,成为西方工业大国里第一个全面弃核的国家。而十年前,核电曾占到德国电力供应的四分之一。

彻底放弃核电也让德国付出了一些代价,不仅造成了1.7万亿欧元的经济损失,还面临能源公司的诉讼。2020年3月份,德国政府宣布,对退出核电产业的企业们提供经济赔偿,总金额达24亿欧元,折合人民币约186亿元。

不仅是核能,按照德国的计划,2038年前将关闭所有煤电厂,2050年前将放弃使用天然气。德国的政策也极大影响了欧洲其他国家。同样计划放弃或缩减核能的还有瑞士、比利时、西班牙和法国。法国作为全球核电大国,计划在2035年前,把核电占比从目前的75%降为50%。

数据显示,2020年,可再生能源发电量占德国电力市场的近50%,是十年前的近三倍。其中,风力发电做出了最大贡献,占比27.4%;光伏发电占比9.7%;其余的12.2%则由生物质能,水力发电和其他可再生能源构成。

核聚变(nuclear fusion)

核聚变(nuclear fusion),又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应。

核是指由质量小的原子,主要是指氘,在一定条件下(如超高温和高压),只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦)。

中子虽然质量比较大,但是由于中子不带电,因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来,大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。

这是一种核反应的形式。原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。核聚变是核裂变相反的核反应形式。

科学家正在努力研究可控核聚变,核聚变可能成为未来的能量来源。核聚变燃料可来源于海水和一些轻核,所以核聚变燃料是无穷无尽的。 人类已经可以实现不受控制的核聚变,如氢弹的爆炸 。

《日本经济新闻》报道,让原子核之间发生核聚变以产生能量的核聚变发电备受关注。美国微软创始人比尔·盖茨援助的初创企业和美国谷歌也涉足核聚变发电的开发,目标是作为脱碳电源实现商用化。日本也将着手核聚变前一阶段的实验。不过,也有因庞大的建设费用导致废堆的失败案例,比如日本的快中子增殖反应堆“文殊”。

核聚变商用化还面临很多课题,核聚变发电看起来很有前景,但达到实用水平所需要的费用和时间还无法预测。虽然辐射水平不高,但核聚变发电仍会产生放射性废弃物,这一点与普通核能发电没有区别。