“核聚變點火”是一個里程碑,但離商業發電還很遠
軍工資源網 2022年12月23日“據測算,2060年核電的總發電量達到2.7萬億度,2021年我國核電發電裝機容量約5000萬千瓦,還有很大的提升空間。”12月17日,中國科學院院士白春禮在2023《財經》年會上表示,核能具有能量密度高、供能穩定、碳排放低的優勢,對于波動性的太陽能和風能發電來說是良好的穩定劑,是實現碳中和戰略目標不可或缺的低碳能源。
目前,核能的利用包括核裂變和核聚變兩種方式。關于核裂變,白春禮表示,主要有以下三個問題需要解決:
第一是安全性。2021年12月,山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功,是全球首個并網發電的第四代高溫氣冷堆核電項目,標志著我國成為世界少數幾個掌握第四代核電技術的國家之一。
第二是核燃料的持續穩定供應。我國已經探明的鈾資源約27萬噸,按當前核電水平,可支持約40年,持續穩定供應問題仍需解決。
三是乏燃料安全處理處置。當前我國乏燃料已累積近2萬噸,每年新產生約1千噸,主要采用濕式暫存法處理,濕式暫存費約4萬元/噸/年,乏燃料安全處理處置急需解決。
談及核聚變,白春禮表示,核聚變反應是宇宙中的普遍現象,是恒星的能量來源;核聚變能也是能源發展的前沿方向,被視為未來社會的“終極能源”。如果人類可以掌控這種能量,就能擺脫目前地球的能源與環境危機困擾。到目前為止,人類對受控核聚變的研究主要分為兩類:
一類是磁約束核聚變,如“國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃”,是一個能產生大規模核聚變反應的超導托克馬克,俗稱“人造太陽”。中國科學家也在積極參與到相關工作,現在已進一步證明了核聚變能源的可行性,為邁向商用奠定了物理和工程基礎。
另一類是激光核聚變。就在12月13日,美國能源部官員宣布,加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室,首次成功在核聚變反應中實現“凈能量增益”,即聚變反應產生的能量大于促發該反應的鐳射能量。實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量,產生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出,相當于二兩炸藥的爆炸威力。
“這是世界上首次激光核聚變點火,是一個里程碑式的工作,引起了科學界和社會的廣泛關注。”白春禮表示,目前激光核聚變具有時間短,發電效率低等特點,科學上具有重要意義,可離商業發電還有很長的路要走。