“綠色”優勢

除了高效之外，支持者還表示，核能可以大大減少我們對化石燃料的依賴。核能本身被認為是化石燃料的無碳替代品，因為它的產生不會排放溫室氣體 - 它的主要副產品是氦氣，一種惰性，無毒的氣體。

 

此外，海水中富含氘，科學家們正試圖使用鋰原位生產氚。

 

僅靠風能和太陽能等可再生能源無法滿足全球基準能源需求。核聚變如果成功，可以提供遠高於此水準的能力。

 

雖然這一切聽起來很美好，但這仍然是一個遙遠的夢想。為了使聚變成為現實，我們需要在等離子體物理學方面取得技術突破。

 

等離子“關閉”

“從技術上講，很難實現自我維持和穩定的聚變反應，”Barabaschi說。

 

我們在地球上感受到的陽光和溫暖是聚變的結果——這個過程在極端溫度和壓力下自然發生在太陽的核心。

 

挑戰在於複製太陽核心中發生的事情，而沒有太陽重品質引力產生的壓力。

 

為了在地球上實現聚變，氣體需要被加熱到大約1.5億攝氏度（2.7億華氏度）的極高溫度，大約是太陽核心溫度的10倍。

 

在這一點上，氣體變成等離子體，比我們呼吸的空氣輕近一百萬倍。組成它的所有質子、中子和電子都是分離的。

 

TER的科學家使用由氘和氚組成的等離子體進行核聚變實驗

聚變研究人員已經確定，通過加熱氘和氚的混合物來產生等離子體是實現融合和產生能量的環境的最簡單方法。

 

在ITER，一種稱為托卡馬克的裝置使用強磁場來限制用於聚變實驗的等離子體。

 

在這些極端條件下，這種等離子體中的粒子迅速碰撞，產生熱量。但矛盾的是，隨著溫度進一步升高，碰撞率——以及加熱效應——會下降。

 

“這就像等離子體被關閉超過某個點，”Barabaschi困惑地說。

 

回到木頭的類比，就像不知道如何點燃一把火來維持“燃燒的等離子體”。這是全球聚變實驗面臨的最大挑戰。

 

安全保險絲

一個人的不幸是另一個人的恩惠。等離子體在不利條件下的“關閉”也意味著如果有任何不穩定，反應就會停止。專家說，這使得聚變比裂變更安全。

 

像福島那樣的熔毀不太可能發生在聚變反應堆中，ITER安全和品質負責人Gilles Perrier說。在裂變反應堆中，如果反應堆關閉，仍然需要冷卻放射性核心。

 

“在裂變中，發生事故的風險要高得多。在聚變中，它真的很低，“Perrier說。

 

他說，聚變工廠的安全有三個部分：限制等離子體，減少輻射暴露和防止氚污染。

 

等離子體被限制在真空容器中。

 

“即使在等離子體洩漏的最壞情況下，影響也將僅限於現場，”他說。

 

從實驗到電力

在這一點上，科學家能夠從聚變中產生的最多電力是在五秒鐘內產生59兆焦耳的能量。這大約足夠一個小燈泡運行兩個月。

 

科學家們現在面臨的挑戰是如何更大規模地生產這種燃料。

 

巴拉巴斯基說，從聚變實驗到發電反應堆就像從燃燒一些木材到燃煤發電廠一樣。雖然這是一個巨大的挑戰，但他樂觀地認為，ITER的實驗反應堆將在本世紀末投入使用，並有助於在未來30年內建立一個示範發電廠。

 

歸根結底，核聚變技術需要時間——一些科學家說我們沒有。

 

聚變發電當然無法解決今年冬天的能源危機，也無助於很快減少排放。核科學家LJ Reinders在他的《核聚變的童話》一書中表示，聚變能的到來太晚，無法幫助緩解我們緊迫的氣候問題。

 

然而，巴爾巴斯基認為，投資核聚變不是為了解決我們今天的能源需求，而是在本世紀下半葉。

 

由Carla Bleiker和Clare Roth編輯