AI导读:

合肥能源研究院孔德峰研究员介绍可控核聚变技术的最新进展和未来应用前景,包括电费降低对农业和环境的影响,A股可控核聚变概念板块大涨,以及科学家为提高氘氚碰撞次数所做的努力。

  近日,合肥综合性国家科学研究中心能源研究院孔德峰研究员接受了专访,他详细介绍了可控核聚变技术的最新进展和未来应用前景。孔德峰称,可控核聚变旨在模仿太阳原理创造持续聚变能量,目前人类已能将等离子体温度提高到1.6亿度,但提高密度和能量约束时间仍是挑战。他预计,可控核聚变商业化大规模实现后,人类生产生活方式将被彻底颠覆。

  孔德峰畅想,当未来电费降到足够低,农业可能会完全改变形式。目前,中国科学院天津工业生物技术研究所通过电、二氧化碳和水就可以合成淀粉,如果电足够便宜,我们是否可以通过工厂来生产粮食,而不再需要大量的农田。环境沙漠化问题也将得到解决,其根源在于淡水短缺,而海水淡化的最大成本就是电费。当电费足够低时,我们就可以通过沿海地区大规模生产淡水,再将其输送到需要的地方。

  5月下旬,A股可控核聚变概念板块大涨,风头一时无两。可控核聚变描绘了一个无比美好的蓝图,接近零成本、无限获取的能源,将让人类文明再度跃迁。

  作为聚变堆设计粒子控制负责人,孔德峰重点研究芯部加料对氚自持及氚燃烧份额的影响的评估,长期从事磁约束等离子体粒子反常输运研究和聚变堆装置物理设计。目前,其已在国际主要等离子体物理期刊发表文章30余篇。

  孔德峰强调,可控核聚变旨在模仿太阳原理,实现这一目标需要解决高温、高密度和能量约束时间等难题。实现氚自持是可控核聚变商业化的关键一步。

  以下为《每日经济新闻》记者(以下简称“NBD”)与孔德峰的对话实录:

  聚变反应的核心逻辑:打造“磁笼子” 增加氘氚的碰撞次数。过去70多年,科学家们为实现可控核聚变,不断尝试提高氘和氚的碰撞次数。为了增加高温氘氚的碰撞次数,科学家们将它们约束在利用磁场打造的“磁笼子”里,让带电粒子循环跑圈,不断创造碰撞机会。

  NBD:请介绍一下你在可控核聚变领域开展的主要工作?

  孔德峰:我主要做的是湍流研究,后来逐步转到了芯部加料的系统开发,以及整个聚变反应堆的物理设计。

  NBD:可控核聚变要解决的是什么问题?

  孔德峰:可控核聚变最重要的目标就是解决人类能源的问题。聚变所产生的能源非常巨大,太阳是一个天然的聚变反应堆,掌握可控核聚变技术,对于人类未来的发展会起到非常关键的作用。

  NBD:如何理解“可控”二字?

  孔德峰:它是相对于氢弹爆炸而言的。氢弹爆炸会在瞬间释放出巨大的能量,对社会和城市造成巨大的破坏。因此,科学家开始思考,能否将氢弹释放的能量缓慢地释放出来,避免对环境、生态和装置的破坏。

  NBD:实现可控核聚变,我们达成了哪些初步目标?

  孔德峰:要实现较好的能量输出,聚变反应的温度需要达到约1.6亿度。目前,EAST装置已经能够将等离子体温度提升到1亿度,并且稳定运行1000多秒。但提高密度和能量约束时间仍是挑战。

  NBD:针对这些挑战,我们目前重点突破哪个方向?

  孔德峰:温度已能达到,但想实现更高的功率输出,核心是提高密度和能量约束时间,尤其是能量约束时间。

  商业化的关键一步:氘氚的稳定燃烧和氚的闭环循环。今年5月1日,合肥BEST项目启动了工程总装,预计2027年完工,有望成为世界首个开展氘氚稳态燃烧的实验装置。此前,中核集团核工业西南物理研究院也创下我国聚变装置运行新纪录。

  NBD:怎么理解EAST、BEST、CFEDR之间的关系?

  孔德峰:EAST主要研究如何提高温度。BEST核心目的是进行氘氚反应,实现Q>1的稳定功率输出。CFEDR则要解决吉瓦级聚变功率问题和氚自持问题。

  NBD:氚从哪儿来?

  孔德峰:氚主要从核电站的重水反应堆中来,但一个吉瓦级的聚变堆每年消耗的氚可能达到几十公斤。因此,如何实现氚的增殖也是未来聚变反应堆需要解决的一个重要问题。

  NBD:有分析认为2030年是可控核聚变商业化的重要节点,你怎么看?

  孔德峰:我感觉这个有点困难。BEST建成时间是2027年,做氘氚运行可能还得两三年的时间,有可能到2030年左右实现氘氚实验。

  尽管前路漫漫,但秉持着“沿途下蛋”的创新模式,研发过程中催生的技术成果已惠及其他行业的科技进步。比如超导技术可以用在高分辨率核磁共振等领域;微波技术可以用在安检仪等领域。

  未来图景:当可控核聚变实现大规模商业化,人类将叩开“终极能源”的大门,引发生产和生活方式的颠覆性变革。

(文章来源:每经头条)