由美國國家科學院、工程院和醫學院組成的19位科學家小組昨天建議，能源部應繼續進行一項關於核聚變能源的國際實驗，然後制定其自身的“小型發電廠”計劃。
專家們設想，這可以成為未來電廠的典範。
哥倫比亞大學應用物理學教授、該小組聯合主席邁克爾·毛厄爾說：“我們看到世界各地在實現聚變能源的道路上取得了巨大進展。” “現在是美國從燃燒等離子體研究的投資中獲益並在聚變能源領域發揮領導作用的正確時機。”
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能夠透過核聚變發電的反應堆的成功對於應對氣候變化至關重要。 如果它像預測的那樣在 2050 年左右出現，該電廠的商業版本將產生幾乎無排放的能源，因為其主要燃料由兩種氫同位素——氘和氚 ——組成，這兩種同位素可以從水中獲得。
與目前的核電站不同，目前的核電站透過分裂來自鈾的略微濃縮的燃料（稱為裂變的過程）獲得能量，而聚變電站則透過將兩個氫原子結合在一起來獲得能量。 這與太陽產生能量的過程相同。 雖然傳統核電會產生大量長壽命和有毒的核廢料，但預計聚變動力電站幾乎不會產生核廢料。
駕馭聚變 power 的成功也將具有重大的經濟影響，因為開發和商業化聚變 power 的國家可能會從更便宜的電力以及部署預計將隨著所謂的未來核電站而來的相關科學創新中獲得可觀的收益。
但正如美國國家科學院的報告指出的那樣，要實現這些目標，必須克服重大挑戰，首先是如何控制和控制燃燒的“等離子體”，這種等離子體是由極熱氣體組成的，溫度從 1 億攝氏度到 2 億攝氏度不等，它產生的熱量可能比消耗的熱量還要多。 該報告稱由此產生的等離子體為“一個被限制在容器內的小型太陽”。
世界上旨在創造和從燃燒等離子體中獲取能量的最大實驗正在法國卡達拉什建造。 它被稱為國際熱核聚變實驗堆 (ITER) 專案，其核心是一個大型的、甜甜圈形的、受俄羅斯啟發而設計的反應堆，稱為託卡馬克。 其想法是使用強大的磁場將超熱等離子體固定在原位，以便可以提取其熱量而不會燒燬反應堆壁。
美國國家科學院的報告指出，ITER 於 2007 年在美國、俄羅斯、中國、印度、歐盟、日本和韓國等各方的幫助和資助下走到了一起。 在早期，它經歷了嚴重的成本超支，根據 NAS 早先的一份報告，到 2013 年，其“進度已經拖延了十多年”。
一些成員國已經制定了自己的國家計劃， assembled 國家科學院專家組得出結論，一旦 ITER 實驗表明有辦法控制和操縱持續的聚變反應，美國最終應該效仿。 報告稱：“這是聚變能源發展的下一個關鍵步驟。”
作為 ITER 的合作伙伴，美國科學家開發了卡達拉什設施的一些元件，並訪問了聚變設施和其他成員國。 根據國家科學院專家組的資料，到 2016 年，美國已向 ITER 捐款 11.3 億美元，約佔其成本的 9%。 預計在未來十年內將再捐款 22 億美元。
國家科學院估計，透過現在增加美國自己的聚變計劃，然後在研究了 ITER 反應堆的執行經驗後，利用額外的科學和工程技術開發一個更小、更經濟的聚變試驗工廠，美國將不得不在幾十年內每年花費高達 2 億美元。
但結果將幫助委託國家科學院進行研究的能源部開發更多的美國實驗中心，這將吸引更多的科學家以及電力公司和其他需要幫助開發完全商業化聚變發電廠的機構的合作。
專家組認為，退出 ITER 的替代方案可能會孤立美國科學家，而其他國家則在複雜的工程和科學創新方面取得進展。 這種孤立可能會使聚變對美國來說更加昂貴。
報告稱，克服聚變 power 挑戰所需的突破可能會在“科學和技術領域的各個領域”引發進步，包括光學、流體 mechanics 和生物物理學領域。 根據國家科學院早先的一項研究，這些影響可能會“觸及我們生活的方方面面”。
總部位於聖地亞哥的通用原子公司一直是參與 ITER 挑戰的美國公司之一，該挑戰是製造一臺 1,000 噸重的超導電磁鐵，旨在啟動和控制用於聚變能的熱等離子體。 它是有史以來建造的最強大的磁鐵之一。 它的六個模組中的每一個都投射出相當於 1,000 輛汽車以每小時 100 英里的速度賽車的能量。
通用原子公司在新聞稿中指出，其大型磁鐵中的 power 將需要釋放和控制“無碳”聚變能的更大 power 潛力，“而不會產生長期廢物”。 它估計，聚變發電廠“只需使用 5 公斤 [11 磅] 氫氣即可產生相當於 18,750 噸煤、56,000 桶石油或 755 英畝太陽能電池板的能量。”
經 E&E News 許可，轉載自 Climatewire。 E&E 在 www.eenews.net 上提供有關重要能源和環境新聞的每日報道。