基本介紹
- 中文名：可持續核聚變反應堆
- 首次提出：美國
- 類型：再生能源
- 建設地點：NIF
- 目標：“在地球上創造一顆微型恆星”
- 建立時間：2010年11月18日
簡介,核聚變能,研究進展,裝置結構,裝置原理,裝置前景,家造反應堆,
簡介
核聚變基地是美國能源部國家核安全管理局的心血結晶，也是世界上最大的核反應堆工程。預計，不斷產生核聚變反應可以在二十年內實現，屆時，對地球的影響將是驚人的。早在1997年，這一實驗便開始進行，研究者們對這項偉大創舉非常期待。2010年11月2日，實驗基地對準一個裝有氚和氘氣體的玻璃目標，在反應堆中心發射了192個雷射器。實驗結果顯示，核聚變產生的巨大能量達到130萬兆豐焦耳，創造了新的世界紀錄。這次最新的實驗結果表明，這個模擬星球持續的核聚變反應還不是那么“活躍”，但基地的科學家們對它的前景依然充滿信心。
2010年11月18日，在美國加利福尼亞州的利弗莫爾國家實驗室國家點火裝置(NIF)建設地點，科學家正在向建全球首個可持續聚變反應堆----“在地球上創造一顆微型恆星”的目標邁進。它看起來可能跟任何普通建築物並沒有太大區別，但是它緊閉的門後卻隱藏著未來的安全再生能源的答案。
核聚變能
核裂變能是核電站採用的形式，迄今為止它已引發了眾多事故，例如1986年的車諾比核泄漏事故。然而核聚變能與前者不同，它不僅安全，而且相對還很環保。國家點火裝置的一位發言人說：“儘管核聚變是一種核子過程，但是它與裂變過程不同，因為核聚變反應不產生放射性副產品。核聚變能非常有希望成為一種長期的未來能源，因為核聚變所需的燃料在地球上比較豐富，而且它產生的能源比較安全和環保。”
這位發言人說：“氘是從海水裡萃取出來的，氚來自金屬鋰，這是土壤里的一種常見元素。一加侖海水可提供相當於300加侖汽油產生的能量，50杯海水產生的燃料所含的能量，相當於2噸煤。核聚變電站將不會產生碳，而且生成的放射性副產品也比當前的核電站更少，儲存方法也更簡單。核聚變電站的核反應堆失控或‘坍塌’，也不會造成危險。因此，核聚變能將對環境和經濟都有利。國家點火裝置只是第一步，要達到這個目標，科研人員還要進行更多研究和技術開發工作。”
研究進展
通過過去幾周進行的一系列主要試驗，這項耗資22億英鎊(35.49億美元)的項目又向成功在2012年點燃可操作性聚變反應邁進了一小步。據利弗莫爾國家點火裝置的一個科研組說，11月2日他們朝該反應堆中心發射192束雷射束，用它們瞄準一個包含氚和氘氣體的玻璃目標物。它釋放的能量高達1.3兆焦，這打破了世界紀錄，其核心的最高溫度大約是600萬華氏度。與之相比，太陽中心的溫度是2700萬華氏度。
然而這項最新試驗並沒引發可持續性聚變反應，不過國家點火裝置的科學家對它的未來充滿自信。國家點火裝置主管愛德·摩西說：“這些試驗結果非常振奮人心。它們讓我們相信，我們一定能實現氘-氚核聚變目標物里的點火條件。”這些研究人員自1997年該設施開始建設起，就一直在從事這項工作。他們希望能在2年內使可持續性核聚變反應變成現實，這一成果將對地球具有重大意義。
據國家點火裝置的官員估計，核聚變反應堆版本的發電站原型將在2020年開始運行，到2050年將有幾乎四分之一的美國能量是由核聚變能提供的。國家點火裝置是美國能源部國家核軍工管理局(NNSA)的構想，是世界上最大的雷射科學建設項目。在國家點火裝置內部是130噸重的目標靶室，192個雷射器發射的中子，最終將會引發核聚變反應。
裝置結構
靶室里的洞的直徑是10米，用30厘米厚的混凝土掩埋，使192束雷射可以進入靶室內。這一過程被稱作正在進行的慣性約束核聚變(Inertial Confinement Fusion簡稱ICF )，一旦反應堆被點燃，它將促使目標材料(由一個玻璃球盛放的材料)里產生空前高溫和高壓。靶室里的溫度將會超過1億華氏度，內部壓力將超過地球大氣壓的1千億倍。這些條件與恆星和巨型行星核心的環境更加類似，而不是位於舊金山東部的一個國家機構里的科研裝置。
國家點火裝置是一個面積是足球場的3倍的10層樓高的建築物的所在地，它不僅是美國能源學家，而且是全球能源研究人員的一個長期夢想。國家點火裝置的一位發言人說：“為了在實驗室里產生核聚變燃燒和增益進行的長達10年的研究，促使國家點火裝置的構想誕生。目前利用核聚變或原子裂變產生能量的核電站，在過去50多年已經大大增加了發電量。但是迄今仍未證明利用核子融合燃燒和增益產生能源的方法是可行的。”
裝置原理
這位發言人說：“要想發生核聚變燃燒與增益，首先必須‘點燃’由氫的同位素氘和氚構成的特殊燃料。20世紀70年代，科學家開始利用強大的雷射束進行試驗，壓縮和加熱氫的同位素，使其達到它們的熔點，這一技術被稱作慣性約束核聚變。利用雷射束快速加熱，導致目標物的最外層發生爆炸。根據牛頓的第三定律，目標物的剩餘部分在強烈內爆的驅使下，內部的燃料受壓壓縮，形成一個衝擊波，這會進一步加熱中心區域的燃料，導致可持續性燃燒，即已知的點火。”
計算機自動控制集成系統所在地國家點火裝置控制室，是模仿德克薩斯州休斯頓美國宇航局的任務控制中心建設的，它是有史以來為科學儀器設計的最複雜的自動控制系統之一。國家點火裝置的一位發言人說：“它的850台電腦使雷射束的間隔不超過50微米。”
裝置前景
核聚變能
是最有前途的清潔能源
在基地內部，有著重達130噸的核反應倉。當反應堆開始運行，產生前所未有的溫度和巨大能量時，反應倉內的溫度是1億度，產生的推力超過地球大氣壓力的1000億倍。整個核聚變反應基地有10層樓高，大約3個足球場大。不僅在美國，這個關於人類未來夢想的研究團隊還分布於世界各地。
仿照位於美國航空航天局（NASA)的計算機控制系統，NIF的控制室里，擁有有史以來最複雜的自動化控制設備。NIF擁有850台計算機控制雷射束，對準只有50微米的核反應目標。NIF對外發言人說,不同於核裂變產生能量看到的核電站的裂變發電，核聚變能更安全環保，是未來的可循環利用能源。它是一種非常有前途的融合能量，它反應所需的燃料氘、氚，地球上儲量豐富，氘可以從海水中提取，氚則是從土壤中常見元素金屬鋰里提取。而且，不會有反應失控或使聚變電廠崩潰的危險。
家造反應堆
美國前情報局承包商道格·庫爾特使用回收的零部件，在自家地下室建立了核聚變反應堆。
道格·庫爾特建立了核聚變反應堆
道格·庫爾特建立了核聚變反應堆很多科學家認為，核聚變反應堆能產生大量無碳能源，因此將成為今後最有希望的能源選擇。
據悉，道格曾經是華盛頓或附近的私人公司的工程師，這些公司的主要業務是為美國政府提供諮詢服務，如信號處理和無線電設備。
道格居住在北維吉尼亞的偏遠地區，成了一名軍械工人，他還將自己的創意上傳到工程論壇上。但是，最令人難以置信的是，他用其他機械裝置上的部件建成了核聚變反應堆。
道格稱，他學會電機工程的途徑是利用從垃圾箱裡回收的零部件。那是他所僅能套用的東西，道格用它們來進行自己的設計。
核聚變是太陽和恆星持續發熱，原子碰撞在一起而釋放能量的過程。核聚變科學家和工程師正開發新技術，利用這一過程來建立未來發電廠，然而他們並沒有找到可行的模式。
道格說：“核聚變反應堆可以替代地球上任何電力公司和汽油公司，這就成為了一種可行的能源。”當提到核泄漏的擔憂時，他笑了笑，並說：“事實上，反應堆幾乎不會發生泄漏。”
