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核聚变能否实现经济可行?

一些科学家提出了一种衡量其商业价值的方法。
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{"text":[[{"start":8.08,"text":"作者是一名科学评论员"}],[{"start":10.95,"text":"20世纪50年代,英国工程师约翰•劳森(John Lawson)提出了一套判定标准,用于评估地球上的核聚变反应——即为恒星提供能量的过程——产生的能量是否会超过启动反应所需的能量。Q值大于1意味着能量净产出,这表明聚变能有朝一日可能从科幻概念变成可行的能源。"}],[{"start":32.05,"text":"此后,科学家们实现了高得多的Q值。原型聚变电站正在建设中。如今,科学家们又提出了“经济Q值”这一指标,用于评估这些电站的商业可行性。"}],[{"start":45.76,"text":"这一设想上月发表于《聚变能期刊》(Journal of Fusion Energy),考虑了建设成本和能源价格等因素,与投资者信心日益增强的趋势一致。根据《2026年聚变产业报告》,仅过去一年,私营聚变能源公司就筹集了45亿美元。目前,这类公司已有50多家。上月,由杰夫•贝佐斯(Jeff Bezos)支持的加拿大公司通用聚变(General Fusion)成为首家上市的聚变能源公司。"}],[{"start":73.24,"text":"这些信号暗示着一个重要转变:聚变能正逐渐被视为一个经济问题,而不再只是科学挑战。能源冲击、地缘政治不稳定、气候变化以及能源密集型AI等外部因素,也让这项长期处于起步阶段的技术显得更具吸引力。"}],[{"start":91.38,"text":"核聚变为包括我们的太阳在内的恒星提供能量。巨大的引力将氢原子核压缩得极其接近,使其聚变成氦,并释放出巨量能量。聚变不同于现有核电站采用的裂变:裂变是将铀等重原子分裂开来以释放能量。"}],[{"start":109.78999999999999,"text":"数十年来,国家实验室和私人实验室的科学家一直在模拟恒星聚变:将氢的两种同位素——氘和氚——加热至逾1亿摄氏度,使其变成等离子体,再生成氦。正如劳森所认识到的,温度、粒子密度和持续时间至关重要:只要将产生的等离子体在足够高的温度下,以足够高的密度约束足够长时间,聚变不仅能够发生,还可能实现自持,从而释放出近乎无限、清洁且几乎不产生废物的能源。"}],[{"start":139.32,"text":"如今,约束方式可以分为磁约束和惯性约束。前者利用磁场约束高温氘氚(D-T)等离子体;托卡马克是一种常见选择,它是配备超导磁体的环形腔室。惯性约束通常则是将激光束聚焦于微小的氘氚燃料靶丸上。"}],[{"start":158.03,"text":"聚变发生时,高能中子会逸出,并被反应堆周围的包层吸收。这些中子的动能转化为热能,随后用于发电。位于加利福尼亚州(California)的劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)国家点火装置(National Ignition Facility)采用激光约束技术,在2025年实现了超过4的Q值。预计于21世纪30年代在法国南部完工的国际托卡马克反应堆ITER,目标是达到10的Q值。"}],[{"start":185.74,"text":"这正是聚变能的经济性受到关注的原因。论文主要作者丹尼斯•怀特(Dennis Whyte)是聚变能领域的重要倡导者,也是麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)工程学教授,最近被任命为英国原子能机构(UK Atomic Energy Authority)负责人。怀特与他人设计的“经济Q值”指标,必须超过1才能代表实现了净经济收益;该指标比较的是一座聚变能电站在整个生命周期内获得的资本与投入的资本。相关因素反映了聚变能所涉及的极端工程挑战,包括建设成本、组件耐用性,以及将聚变能转化为商品的效率。"}],[{"start":221.3,"text":"在获任现职之前,怀特接受了《物理世界》(Physics World)杂志的采访。他在采访中坚持认为,如今有必要采用劳森式公式来评估不同的聚变电站设计。他与合著者还指出,从历史上看,聚变研究的成本从未得到明确界定或充分了解,甚至一直秘而不宣。"}],[{"start":242.06,"text":"有意思的是,怀特还是英联邦聚变系统公司(Commonwealth Fusion Systems)的联合创始人。这家私营公司正与麻省理工学院合作,在马萨诸塞州(Massachusetts)建造Sparc原型聚变电站。谷歌(Google)是该公司的投资者之一,该公司还在弗吉尼亚州(Virginia)建造一座400兆瓦的电站。"}],[{"start":261.72,"text":"这一领域可能会重演AI的发展轨迹:聚变能在各地突然同时到来。但也可能永远还要再等上一二十年,成为海市蜃楼般诱人的幻景,始终由炒作与投资的“聚变”共同维持。"}]],"url":"https://audio.ftcn.net.cn/album/a_1788049894_7922.mp3"}

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