英國牛津區(qū)一所外型獨特的白色建筑物保安嚴(yán)密,正進(jìn)行著世界最重要的能源科研計劃:歐洲多國科學(xué)家齊心協(xié)力,矢志探索未來的星際能源——核聚變。
“五十多年來,人類一直努力不懈地試圖馴服核聚變,這是維持太陽、星宿數(shù)十億年發(fā)熱發(fā)光的基本能源。這個任務(wù)至關(guān)重要,世界變暖現(xiàn)象迫令各國政府逐步放棄污染環(huán)境的化石能源,另辟環(huán)保能源,但事實證明,這是個嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
曾幾何時,被視為世界能源危機(jī)救星的核電廠,工作至今功率開發(fā)已接近盡頭,但由于輻射廢料的處理和核意外問題,各國政府有所顧忌,繼續(xù)開發(fā)新一代傳統(tǒng)核電廠受到來自多方面的阻力。
在這種情況下,駕馭核聚變似乎是解決能源問題的最佳方法。在地球上,海水供應(yīng)量要多少有多少,而海水中的類氫原子,如氘和氚,就是熱核聚變能源的基礎(chǔ),只要把它們?nèi)紵磷銐虻母邷兀鼈兙蜁纸獬呻娮雍秃俗?,這時再繼續(xù)加熱,其中帶正電的核子猛力相撞聚合釋放偌大能量:一公斤核聚變?nèi)剂纤a(chǎn)生的能源,相當(dāng)于八千公噸石油!
問題的關(guān)鍵是如何達(dá)到和維持產(chǎn)生核聚變所需的高溫——攝氏一億度,比太陽核心還要熱的溫度。不過,經(jīng)過數(shù)十年的研究,科學(xué)家認(rèn)為目標(biāo)最終必能達(dá)到。
他們的信心和樂觀,主要源于卡勒姆的歐洲核聚變計劃的研究取得了突破。從七十年代末開始,這批科學(xué)家就致力以強(qiáng)磁場固定環(huán)形真空瓶內(nèi)的核聚變原料,然徨利用準(zhǔn)備導(dǎo)向的無線電波束,以及迅速移動的中子,把核聚變原料加熱至攝氏至一億度以上。
一九九七年,是卡勒姆研究人員難忘的年頭,他們終于產(chǎn)生出十六兆瓦的核聚變能(足以供應(yīng)一個城鎮(zhèn)的電量),消息馬上成為全球報章的頭條??上М?dāng)中有個棘手難題:要維持核聚變繼續(xù)反應(yīng),得用上兩倍于產(chǎn)量的能源。
今天,科學(xué)家終于認(rèn)為問題解決有望,美國知名核聚變專家跟歐、俄、日、加研究人員合作,致力建造熱核試驗反應(yīng)堆——世界首個核聚變原料燃燒器。
這部機(jī)械從體積、從成本來說都不同凡響。大概會在二○一八年問世的熱核試驗反應(yīng)堆,高度相當(dāng)于一幢十層大樓,全部費(fèi)用超過三十億英磅。
其實美國早在一九九六年曾經(jīng)推出一部體積是上述計劃兩倍的初版核聚變反應(yīng)堆,僅管有極強(qiáng)的磁場固定核聚變原料,但加熱至高溫時,熾熱的核聚變原料還是會在環(huán)形真空瓶內(nèi)到處亂濺,溫度迅速漏泄。為了應(yīng)付這個泄熱問題,機(jī)器就要非常龐大,目的無非是令熱量泄漏時間大大增加。
令人擔(dān)擾的是,初版聚變機(jī)的泄熱問題依然嚴(yán)重,結(jié)果耗資六十億英鎊的初版熱核試驗反應(yīng)堆計劃被擱置,并為往后的核聚變能源研究投下陰影。不過,最近的研究出現(xiàn)突破,卡勒姆的專家發(fā)現(xiàn),只要聰明地調(diào)校磁場和無線電波,就能控制核聚變原料,在其中形成蓄熱區(qū)。
歐洲核聚變計劃的科學(xué)家最近宣布,熱核試點反應(yīng)堆的溫度已達(dá)到攝氏三億度,是維持核聚變所需溫度的兩倍多。另方面,專家開發(fā)了一部威力不菲的電腦,可以預(yù)測核聚變原料的活動規(guī)律——包括其蓄熱效應(yīng)的數(shù)據(jù)。
當(dāng)然,研究人員始終擔(dān)心會出現(xiàn)些意想不到的情況,妨礙熱核試驗反應(yīng)堆達(dá)標(biāo):生產(chǎn)能量比機(jī)械消耗的多十倍。
即使熱核試驗反應(yīng)堆計劃取得科學(xué)上的成功,現(xiàn)時還不能確定,至少二十年后,才能投入服務(wù)的核聚變電廠,是否符合經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)境學(xué)家說,維持這樣龐大反應(yīng)堆的運(yùn)作,以及讓它安全退役的成本,高不可測;而輻射廢料的處理問題,亦令人大傷腦筋。
于是有一批英國科學(xué)家開始另行設(shè)計新的裝置,他們放棄目前標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)狀壓力裝置,轉(zhuǎn)向圓球形的小巧設(shè)計。
早于一九九一年英國專家就試制成世界首個高溫球面等離子體實驗裝置,直徑僅兩米,可有效地控制核聚變原料的運(yùn)動,而所用的磁場強(qiáng)度,僅為環(huán)狀裝置的十分之一。
英國專家小組現(xiàn)已試制成新版球面等離子體實驗裝置,體積是前者的兩倍,具體效能如何,仍有待進(jìn)一步研究。
到底核熱能源是否成為未來的主要能源?歐洲合作的熱核試驗反應(yīng)堆,跟英國的球面等離子體裝置,孰優(yōu)孰劣?沒有人能說得準(zhǔn),科學(xué)家認(rèn)為答案只有一個:多作試驗。
[譯自英國《焦點》雜志]