氢能源或许是核聚变商业化密钥

全球科学家都在努力探索一种绿色能源方案——一种更低廉、高效，并且扩展性更强，足以帮助我们抛弃化石燃料，克服气候变化危机的方案。

太阳能电池发展速度惊人，风力发电规模迅速扩大，而且越来越多的地区正考虑地热能。

不过，与上述项目相比，很少有项目比“银弹”（“silver bullet”）和“圣杯”（“ holy grail”）项目更让人兴奋——前者应用“绿色氢能”，后者则利用“核聚变”。

最近有消息称，这两个项目都出现了突破性进展。

聚变堆突破性进展

由通用原子能（General Atomics）运营的DⅢ-D国家聚变设施，长期以来一直在托卡马克装置中使用氢气，该装置为制造核聚变的巨型环形粒子对撞机。但现在，一项新的研究发现了一个更好的方法：氢冰球。

ITER核聚变装置剖切图（图源：网络）

据Phys.org报道：“DOE（美国能源部）普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）和橡树岭国家实验室（ORNL）的物理学家们研究比较了这两种理论，预测了用于ITER（国际热核实验反应堆，法国正在建的国际聚变实验堆）的燃料。”。

为了保证聚变堆正常运行，需要持续不断地加注氢气流。对于商业化的聚变堆来说，如何最最有效地实现氢气流的加注是关键所在。

Phys.org指出，随着商业聚变堆的发展，反应堆规模将不断扩大，规模越大温度也就越高，上述问题也将变得更加关键。

“随着聚变堆越来越大，温度越来越高，气体将越来越难渗进聚变反应的反应堆堆芯。因此，需要研究出一种新的方法，在不降低等离子体性能的情况下为核聚变提供能量。”

实验对比了传统的室温氢气注入和氢冰球使用，结果表明，后者在某种程度上效果更加明显，可以实现托卡马克装置热内芯核聚变所需的超高温。报告中说：“实验显示，当两种方法（氢气和氢兵）的燃料供给率大致相等时，等离子体的压力明显更高，这是使用氢冰进行聚变反应的关键。

商业堆走向可能

这一突破只是最新一些发现中的一个，这些研究使商业聚变越来越接近可能。

核聚变是人类已知的最强大的能源形式之一，太阳和恒星均是利用核聚变发光发热。核聚变比常规核能使用的核裂变清洁得多，因为聚变燃料只需要氢，没有放射性物质产生。核裂变产生的放射性废物在数万年甚至更长的时间内仍十分危险。而且，聚变的威力是裂变的几倍。

问题是，虽然人类已经成功在地球上制造出核聚变反应，但并不能有效控制聚变反应，几乎所有实验消耗的能量都比反应本身产生的能量多。

核聚变在应用上已经非常困难，商业化更是遥不可及。但是，近年来聚变发展迅速，尤其是在商业化推进方面。

去年夏天，ITER宣布，他们用了6年半的时间在托卡马克上实现第一个等离子体。

2019年8月，ORNL报告了另一项突破，即应用AI（人工智能）和超级计算实现了新突破——成功扩大了核聚变和控制等离子体。

去年10月，洛斯阿拉莫斯国家实验室的等离子直线实验（PLX）宣布，他们将等离子枪、磁铁和激光以一种混合的方式进行融合，这种融合方式将在今年晚些时候投入使用。

就在上个月，澳大利亚初创企业HB11开始抢购自己的激光聚变方法专利。

如今，随着这种更加优异氢燃料的发现，商业聚变堆将比以往任何时候都更加接近现实，其潜在价值无法估量。