加利福尼亞州利弗莫爾——可憐的聚變科學家們。他們在美國國家點火裝置(位於舊金山東部一小時車程的葡萄園中,耗資35億美元的實驗室)辛勤工作,但去年九月未能按期實現核聚變點火時,他們感到懊惱。
面對公眾的審視,奧巴馬總統在其2014年的預算申請中提議將該計劃的預算削減13.8%,降至4.01億美元,研究人員將注意力從能源轉向專注於核武庫管理的實驗。
現在,隨著夏季成果越來越喜人,有傳言稱科學家最近在聚變能源方面取得了新的里程碑。雖然還不是點火,即期望達成的目標——釋放的能量超過引發反應所用的能量,但這朝著這個方向邁出了重要一步。
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然而,他們不能談論它。
隨著政府關閉,美國60年來在高能物理領域的實驗與其230年來代議制民主的實驗發生了衝突。儘管國家實驗室有足夠的現金維持幾周,但像勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(點火裝置所在地)這樣的機構正在儘可能地削減開支,直到國會透過一項撥款決議。
因此,實驗可以繼續進行,但勞倫斯·利弗莫爾的一位女發言人表示,研究人員無法正式說任何事情。
這對聚變科學家來說尤其令人沮喪,他們相信自己正處於可能成為人類在能源領域最偉大的成就的邊緣:利用太陽的反應來產生大量的清潔電力,利用覆蓋地球三分之二的燃料來源,保障能源安全並解決氣候變化問題。
被一千次預算削減扼殺?
理論上,聚變發電機不產生二氧化碳排放,不構成核武器擴散的風險,產生部分自身燃料,並且比幾乎任何其他能源都更安全地執行。儘管聚變實驗有一長串錯過的截止日期和轉移的目標,但科學家們堅持認為,實用的聚變不再是消失在遠方的海市蜃樓。
它承諾為我們的能源問題帶來綠洲,而這一次,科學家們認為它可能不是海市蜃樓。
“現在不是從利用這種效能並克服最後障礙的時候退縮的時候,”NIF雷射聚變能源主任邁克·鄧恩說。“如果我們現在退縮,我們將對社會造成巨大的損害。”
核聚變幾乎與核裂變相反,核裂變是驅動傳統核反應堆的過程。聚變不是分裂像鈾這樣的大原子,而是透過將像氫這樣的小原子結合在一起來釋放核能。但這絕對是一個極其複雜的挑戰,科學家們在這裡已經厭倦聽到一個流傳的笑話:它總是在十年之後,而且永遠如此。
然而,在財政緊縮的時代,政策制定者必須設定優先事項,而押注於僅在理論上有效的事物是一項艱難的推銷,尤其是在政府機器陷入停滯時。
儘管批評家指出聚變未能兌現的承諾,但辯護者指出,這些專案自開始以來就遭受了預算削減和縮減,導致進展斷斷續續和停滯。“這些專案顯示了數十年的研究。與此同時,我們從未真正進行過投資,”美國安全專案(一個無黨派國家安全智庫)能源和氣候高階研究員安德魯·霍蘭德說。“這真是一連串被取消的專案和未兌現的承諾。”
目前,聯邦政府資助的聚變途徑主要有兩條:慣性聚變,如NIF的實驗,以及磁約束聚變,它使用強大的磁鐵將反應控制在稱為託卡馬克的環形容器內。
託卡馬克在能源部科學辦公室的管理下執行,每年的執行成本略低於4億美元。由於早期的預算削減,其中幾個專案,如麻省理工學院的Alcator C-MOD,已離線。
另一方面,NIF隸屬於國家核安全管理局。由於其部分任務是為維護美國的熱核武庫提供研究和指導,因此該設施獲得了更穩定的支援。
美國還承擔了國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)9.1%的費用,這是一個在法國卡達拉舍建造的耗資200億美元的全球磁聚變專案。
“尖端”科學靠微薄資金執行
由於法國的實驗落後於計劃且超出預算,參議院能源和自然資源委員會在5月份致函政府問責辦公室,要求對美國對該專案的貢獻進行調查,擔心ITER正在蠶食美國自己的託卡馬克的資源。
此外,美國與聚變的若即若離的關係正在侵蝕這項工作的知識基礎,並讓一代研究人員望而卻步。“這種滴水式的投入根本無法將新的科學家引入該計劃,”霍蘭德說。
當前的政府危機也給聚變科學家帶來了焦慮。由於私人承包商運營著大多數國家實驗室,他們的工人從技術上講不是聯邦僱員,因此他們不包括在眾議院最近透過的H.R. 3223法案《聯邦僱員追溯工資公平法案》的範圍內。
上週,眾議員埃裡克·斯瓦爾威爾(加利福尼亞州民主黨人),其選區包括勞倫斯·利弗莫爾和桑迪亞國家實驗室的加州園區,致信能源部長歐內斯特·莫尼茲,要求如果政府停擺的時間超過他們的現金儲備,則應向實驗室僱員補發工資。
加利福尼亞州眾議員安娜·埃肖、芭芭拉·李和佐伊·洛夫格倫共同簽署了這封信。“我們為我們在科學研究方面的尖端進步感到自豪,但預算削減以及現在的政府關閉正在威脅著這些重要的事業,”洛夫格倫在新聞稿中說。
鑑於聚變研究的潛力和需求,科學家們表示,現在是加大力度的時候了。“一個非常積極的[磁聚變]計劃,雖然不像曼哈頓計劃那樣,但具有侵略性,每年大約需要15億美元,”普林斯頓等離子體物理實驗室主任斯圖爾特·普拉格說。“為了說明這一點,美國每年在能源上花費約1.5萬億美元。”
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