清洁又安全！英国能源公司放话：2030年核聚变电厂或会出现

一家私营核聚变公司首次在新反应堆中将氢气等离子体加热到2700万华氏度(1500万摄氏度)，这意味着比太阳核心温度还要高。

位于英国的托卡马克能源公司表示，等离子体测试是一个里程碑，即寻求成为世界上第一个使用核聚变发电产生商业电力的公司，可能是在2030年实现。

托卡马克能源公司以真空室的名称命名，该真空室包含强磁场内的聚变反应，并于6月初宣布其实验性ST40聚变反应堆内产生超高温等离子体。

成功的测试 —— 托卡马克能源公司迄今为止所达到的最高等离子体温度 —— 意味着该反应堆现在将在明年准备用于测试甚至更热的等离子体，超过1.8亿华氏度(1亿摄氏度)。

这将使ST40反应堆处于受控核聚变所需的工作温度范围内;该公司计划在2025年之前建设一座进一步的反应堆，以产生数兆瓦的聚变功率。

“这真的非常令人兴奋。”托卡马克能源联合创始人David Kingham告诉Live Science，“很高兴看到数据通过，并能够获得高温等离子体，可能超出了我们所期望的。”

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托卡马克能源公司是几家私人投资的公司之一，这些公司正在竞相创建一个可以向电网供电的工作聚变反应堆，可能在2040年代中期之前的几年时间，当时法国的ITER聚变反应堆项目甚至会实现其“第一等离子体”。 “

在实验性ITER反应器准备好产生持续的核聚变之前可能还需要十年，即使这样，反应也不会用于产生任何电力。

罐子里的星星

氢与重元素氦的核聚变是使我们的太阳和其他恒星燃烧数十亿年的主要核反应，这就是为什么聚变反应堆有时被比作“罐子里的星星”的原因。

核聚变也发生在强大的热核武器中，也被称为氢弹，在那里，氢被钚裂变装置加热到聚变温度，导致爆炸的威力比裂变核弹要大上几十万倍。

ITER和托卡马克能源反应堆等接地控制聚变项目也将熔化氢燃料，但温度要比太阳内部高得多，压力也低。

核聚变的支持者说，它可以使许多其他类型的发电过时，通过从相对少量的重氢同位素氘和氚中产生大量电力，这些在普通海水中含量相对丰富。

“氚50千克(110磅)和氘33千克(73磅)会产生1GW的电力，足够使用一年，”而任何时候反应堆中重氢燃料的数量将只有少数克，Kingham说。

根据美国能源信息管理局的数据，这足够为美国70多万户普通家庭供电。

现有的核裂变发电厂不会产生温室气体排放，但是它们由铀和钚等放射性重元素催化，产生高度放射性废物，必须仔细处理和储存。

根据ITER计划，理论上说，聚变反应堆比裂变反应堆产生的放射性废物少得多，而其燃料需求量相对较小，意味着像切尔诺贝利灾难或福岛事故那样的核泄露是不可能的。

然而，曾是普林斯顿等离子体物理实验室物理学家的资深研究员丹尼尔·贾斯比警告说，ITER和其他拟议的聚变反应堆仍将产生大量的放射性废物。

核聚变之路

Kingham说，托卡马克能源公司计划建造的ST40反应堆和未来的反应堆，使用的是一个紧凑的球形托卡马克设计，带有一个几乎圆形的真空室，而不是ITER反应堆中使用的更广泛的环形。

他说，一个关键的进步是使用高温超导磁体来产生强大的磁场，以防止超热等离子体损坏反应器壁。

托卡马克能源反应堆周围7英尺高(2.1米)的电磁铁被液氦冷却，工作在零下423.67华氏度(零下253.15摄氏度)。

Kingham说，使用先进的磁性材料使得托卡马克能量反应堆相对于ITER反应堆设计具有显著的优势，该设计将使用耗电量高的电磁体，冷却到绝对零度以上几度。

其他投资资助的聚变项目包括正在开发的反应堆，位于英属哥伦比亚的General Fusion和位于加州的TAE Technologies。

Live Science上周早些时候报道，总部位于华盛顿的Agni Energy公司公布了一项名为“束靶聚变”的研究报告称，该公司在试验中取得了初步的成功，并采用了一种不同的控制核聚变方法。

最先进的私人融资项目之一是由美国国防和航空航天巨头洛克希德马丁公司，在其位于加利福尼亚州的臭鼬工厂工程部门开发的紧凑型核聚变反应堆。

该公司表示，一座100MW的聚变反应堆能够为10万个家庭提供电力，可以足够小，能装上卡车拖车并驾驶到任何需要的地方。