美國物理學會副執行官巴雷特·H·裡平(Barrett H. Ripin)對此作出瞭如下答覆:
“實際上,近年來聚變研究取得了顯著進展。其科學可行性已毋庸置疑:在普林斯頓近20年的託卡馬克聚變試驗反應堆(TFTR)中,已經用實際的聚變燃料證明了接近盈虧平衡的狀態(即產生的聚變功率等於維持等離子體所消耗的功率)。最近發現的顯著改進的執行模式可能構成實用能源反應堆的基礎。另一種稱為慣性約束聚變的方法也取得了實質性進展。慣性約束聚變有望在本世紀之交展示出優於盈虧平衡的增益。這一進展的關鍵在於對等離子體和聚變科學的科學基礎的理解的進步。在此過程中,已經出現了價值數十億美元的等離子體應用。”
“現在的問題是:聚變能源會變得實用且經濟可行嗎?社會是否願意進行必要的投資,以找出答案是否為肯定的?”
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“當聚變研究在30年前認真開始時,人們根本沒有意識到等離子體科學的複雜性和微妙之處,以及需要掌握的使受控聚變起作用的深入理解。科學家們還大大低估了工程要求和限制,這既是由於幼稚,也是由於未知的科學障礙。很自然地,當人們越來越接近實用能源的目標時,下一步所花費的時間就越長。隨著人們接近商業上可行的聚變反應堆,實驗裝置變得更大且更昂貴。”
“繼續進行聚變開發是否值得?如果科學家得出結論,燃燒化石燃料正在導致不可接受的全球氣候變化,那麼我們只有有限的幾種替代方案可供選擇:基於太陽能的資源(光伏、海洋、風能等)、核裂變和聚變。基於太陽能的資源將在某些領域越來越重要,但無法滿足人類的大量電力需求,尤其是當世界各地的生活水平繼續提高時。核裂變可以填補這一空白,但它有眾所周知的缺點。”
“因此,問題真正變成了:我們是否能承擔不起不積極追求聚變的風險?如今,一座新的發電廠的成本在10億到100億美元之間;新一代發電廠的總成本約為10萬億美元!每年投入約10億美元的聚變研究資金,甚至再投入50年,這算不算一個合理的賭注?對我來說,是的。”
加州大學聖地亞哥分校工程學院聚變副主任、國際熱核實驗堆(ITER)美國主隊負責人查爾斯·C·貝克(Charles C. Baker)補充了他的觀點:
“感謝您給我機會回答這個問題。首先,讓我宣告我不同意這個問題的前提。磁約束聚變研究已經取得了出色的成果。在過去的15年中,美國和其他國家的研究使實驗中產生的聚變功率水平提高了10,000,000倍,我們現在已經在普林斯頓的託卡馬克聚變試驗反應堆上實現了10兆瓦的聚變功率的產生。(託卡馬克是一種磁性甜甜圈,已被證明是約束實現聚變所需的極熱等離子體的一種特別穩定的方法。)這一巨大的進步是透過美國、歐洲和日本在1970年代對一種新的、更強大的託卡馬克實驗的投資實現的。”
“下一個功率反應堆效能水平的步驟(在等離子體能夠點火和等離子體‘燃燒’(其中大部分加熱能量來自聚變反應)),再次需要一種新的、更強大的實驗裝置。美國在1980年代試圖進行下一步的燃燒等離子體實驗,但未能獲得國會撥款。美國、歐洲、日本和俄羅斯現在正在合作進行名為國際熱核實驗堆的專案的設計和研發工作。ITER旨在實現等離子體點火和長脈衝燃燒。它還將演示聚變發電廠核心所需的技術以及從裝置中提取能量所需的系統。這項為期六年的合作,稱為工程設計活動,於1992年開始,目前正在就該裝置的成本分攤和國際建設進行探索性討論。所有各方都需要這樣的工程試驗堆,以便在實用聚變能源方面取得進展,因此為這一步驟分攤成本對雙方都有利。”
“來自世界各地各種託卡馬克的綜合結果產生了一系列令人印象深刻的成就。中性束和各種射頻加熱方法可以為產生高溫等離子體提供數十兆瓦的加熱功率。實驗裝置已經產生高達45,000電子伏特的離子溫度和大約1020個粒子/立方米的密度,足以用於聚變反應堆。衡量物理效能的一個重要指標是峰值離子密度、等離子體能量約束時間和峰值離子溫度的“三重乘積”。點燃的氘氚反應堆需要7 x 1024電子伏特-秒/立方米的三重乘積值。日本的大型託卡馬克JT-60U已經實現了1.3 x 1024電子伏特-秒/立方米的三重乘積。”
“ITER的標稱聚變功率為1,500兆瓦;它代表了全尺寸聚變發電反應堆的框架,儘管它不是為發電而設計的。對目前託卡馬克知識的推斷表明,商業聚變反應堆將相當大且昂貴。幸運的是,正在進行的研究計劃正在揭示大幅提高託卡馬克反應堆效能的方法。這些有希望的新方向包括更高的聚變功率密度,從而減小反應堆尺寸;在等離子體中開發“輸運障礙”,從而改善能量約束並減小尺寸;允許穩態執行和低再迴圈功率的自驅動等離子體電流;以及開發先進的偏濾器概念,以便在較長的反應堆壽命內提供粒子控制和散熱。”
“聚變計劃的進展速度與投入的資源水平是一致的。實際資金遠低於1970年代和1980年代制定的詳細計劃中的預期。目前美國(1996財年為2.44億美元)的資金水平不足以跟上早期計劃的步伐。結果,美國不幸地將其在磁聚變方面的傳統領導地位讓給了歐洲和日本。”
“1996年8月,美國能源部發布了《美國重組聚變能源科學計劃戰略計劃》。該國之前的戰略是一個時間驅動的開發計劃,旨在證明聚變是一種在技術和經濟上可信的能源,目標是在2025年左右建成一個執行的示範發電廠。然而,在預算嚴重受限的情況下,該戰略變得非常不現實。為了儘可能接近以目標為導向的時間表,聚變計劃幾乎將其所有可用資源都集中在了託卡馬克概念上,幾乎取消了對替代方法和基礎等離子體科學的支援。儘管取得了令人矚目的科學進展,該計劃仍然獲得不足的資源。”
“新戰略強調國際合作,旨在推進開發經濟和環境上具有吸引力的聚變能源所需的科學知識基礎。為了成為這一長期追求中可靠的合作伙伴,美國需要在聚變科學和技術方面擁有強大的國內計劃。在資金水平不變的情況下,重組後的美國計劃將能夠專注於聚變的基礎科學基礎,並將使該國能夠作為國際聚變能源開發工作的一部分,在選定的專業領域中發揮領導作用。”
“重組後的美國計劃將努力在國際聚變計劃中保持可靠的合作伙伴地位,該計劃既包括ITER,也包括聚變科學和技術各個領域的許多小型專案。鑑於建立燃燒物理實驗的預計成本很高,並且鑑於美國現在僅資助全球研究工作的六分之一左右,基於國際合作進行聚變能源研究和開發的戰略可能具有很高的成本效益。”