英拟建世界首座核聚变电厂

《自然》杂志最近报道说，英国*最近宣布将投资2亿英镑(2.48亿美元)建造世界上第一座商业核聚变发电厂，希望到2040年实现核聚变能源生产的商业化。核聚变反应是当两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核时，从质量缺陷释放能量的过程。

太阳内部正在发生的是氢氦融合。聚变能源具有资源无限、不污染环境、不产生高放射性核废料等优点。它被称为能源领域的“圣杯”。然而，目前没有一个反应堆能产生比点燃反应所需更多的能量。目前正在法国南部进行的国际热核聚变实验堆(ITER)项目旨在到2035年实现这一目标。

英国走得更远，建造了一座可以利用核聚变发电的发电厂——“球形托卡马克能源生产”(STEP)。在接下来的四年里，库莱姆聚变能源中心的科学家将为STEP设计一个详细的计划。该发电厂预计将产生数百兆瓦的净发电量，并计划在20世纪40年代初开始运行。整个项目预计耗资数十亿英镑。

像ITER一样，STEP也将基于“托卡马克”设计，它使用磁场来限制氢的重同位素氚和氘的等离子体，允许它们在极高的温度和压力下相互融合，产生聚变能。然而，ITER的托卡马克是一个甜甜圈形状的装置，而STEP把这些超热气体放在一个更紧凑的装置中，形状像苹果核。此外，STEP的尺寸较小(约10米长)。科学家认为缩小尺寸可以降低制造成本。然而，减小尺寸也带来了问题，例如如何在较小的表面积上控制等离子体的极端热量。麻省理工学院的等离子体物理学家安妮·怀特说，制造更紧凑的托卡马克装置是一个冒险的选择。ITER的托卡马克装置应该没有什么问题，因为它的设计已经被广泛研究过了，但是球形托卡马克装置仍然有许多未知之处，“这意味着有更多的风险。”