當?shù)貢r間12月5日,在阿聯(lián)酋迪拜COP28大會(《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第28次締約方大會)的大西洋理事會全球能源論壇上,美國總統(tǒng)氣候問題特使約翰·克里稱,美國將與其他國家合作,推出一項推動核聚變發(fā)展的國際合作計劃,以此加快核聚變的商業(yè)化進程,促進全球范圍內的清潔能源轉型,加強人類應對氣候危機的能力。根據(jù)克里的介紹,目前這項計劃涉及35個國家,將在研究開發(fā)、供應鏈和市場、人力資源、監(jiān)管和安全、公眾參與這五大領域展開合作。
據(jù)悉,這是美國首次提出類似的推動核聚變發(fā)電商業(yè)化的國際戰(zhàn)略合作計劃,如果事情能夠按其計劃的方向發(fā)展,核聚變商業(yè)化實現(xiàn)之日或能大幅提前,或許不到10年,人們就能見到核聚變發(fā)電的規(guī)?;瘧?/strong>。
根據(jù)中國核工業(yè)第五建設有限公司此前對核聚變的一篇專業(yè)科普文章介紹,核聚變是由質量較小的原子在一定條件下(如超高溫、高壓等)發(fā)生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核,并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。
相比于目前的核電(核裂變發(fā)電),核聚變不僅能夠提供幾乎無限的電力供應,而且不存在令人困擾的放射性污染物問題,也正由于其能量來源無限、幾乎不產生碳排放及其他有毒物質、可控性強等特點,獲得了“人類終極能源”“人造太陽”等蘊含了人們美好愿景的稱號。
時至今日,核聚變這一概念被提出已有百余年,距離美國在核試驗中完成人類歷史上的首次核聚變也過去了70余年,但還是遠未達到商業(yè)化應用階段,甚至連何時能夠實現(xiàn)商業(yè)化應用,都成為眾說紛紜難有定論的難題。
究其原因,除了技術發(fā)展上面臨的瓶頸外(如能量控制、燃料自持、抗輻照材料等問題),核聚變在政策、資金、工程等領域也遭遇了諸多困難。而且,隨著風電、光伏等清潔能源的快速發(fā)展,一定程度上削弱了人們對主打清潔性、旨在應對環(huán)境問題,但同時發(fā)展難度更大的核能的期待。在鈦媒體2022 T-EDGE全球創(chuàng)新大會上,中國工程院院士杜祥琬就曾表示,無論從概念還是從最終結果上來看,人類距離實現(xiàn)可控核聚變的實用化還有很遠距離,本世紀內或能有所突破。
雖然不像風電、光伏一樣以驚人的速度刷新著裝機量紀錄,相比于氫能、綠醇等蓄勢待發(fā)的“準風口”也關注度稍遜,但近來核聚變領域還是傳出了不少好消息。
首先是資金的持續(xù)涌入,根據(jù)聚變行業(yè)協(xié)會(FIA)發(fā)布的數(shù)據(jù),2022年全球私營核聚變公司獲得了超過48億美元的投資,同比增長139%,該領域的私人投資額也首次超過了政府的資助額,而2023年上半年,這一數(shù)字增加到了62.1億美元。同時,F(xiàn)IA還在今年最新的《全球核聚變行業(yè)報告》中指出,有4家公司表示他們將在2030年之前向電網供電,19家公司認為在2035年前能夠實現(xiàn)投產運營,但需要注意的是,報告也同時提示,能夠并網供電不等同于能夠產生經濟效益、實現(xiàn)商業(yè)化應用。
但私人投資領域的關注度提升與真金白銀的涌入對信心提振、產業(yè)提速都有十分明顯的帶動作用,根據(jù)鈦媒體App此前報道,今年5月,核聚變初創(chuàng)公司Helion Energy宣布,微軟已同意從公司首座核聚變發(fā)電站購買電力(繼ChatGPT以后,微軟再次下注“核聚變”),當時即有業(yè)內人士評論稱,此舉或將為世界上第一座核聚變電廠的運行鋪平道路。此外,國內、國際的巨頭,如谷歌、亞馬遜、騰訊等近年來都在核聚變領域有投資布局。
從政策角度來說,相關政策支持力度也有所加強。今年4月,日本公布了該國首個核聚變能源開發(fā)戰(zhàn)略方案,提出要推進企業(yè)參與研發(fā)實驗用的核聚變反應堆,并爭取在2050年左右實現(xiàn)核聚變發(fā)電。9月份,美國能源部長曾公開表示,美國政府希望在十年內建造一座商業(yè)核聚變設施,為家庭和企業(yè)提供電力,并表示未來將加大支持力度。上文提及的國際核聚變合作計劃,也有望推動更多支持政策出臺。
從項目建設角度來說,就在COP28大會開幕次日(12月1日),歐洲聚變能組織(F4E)官宣稱,目前全球最新、規(guī)模最大的核聚變反應堆JT-60SA成功點火投運。該項目負責人之一Sam Davis表示,這一成功讓人類離核聚變時代更近了一步。我國國內核聚變發(fā)展也處于由實驗裝置轉入工程化堆建設的階段,今年陸續(xù)傳出“中國環(huán)流三號”取得重大科研進展,刷新我國磁約束聚變裝置運行紀錄等好消息。
不斷傳出的好消息顯然增強了人們的期待,“核聚變”一詞背后隱含著的宏大、充滿科幻感的關于未來的憧憬再次引發(fā)了大量討論。
據(jù)鈦媒體App觀察,在克里公布國際合作計劃后,不少核聚變領域的初創(chuàng)公司、投資者或業(yè)內人士表達了積極態(tài)度和樂觀預期,通用原子能集團副總裁Anantha Krishnan 發(fā)布聲明稱,國際合作將在推進核聚變發(fā)展方面發(fā)揮重要作用,世界也將認識到聚變能源的巨大潛力。
但這一美好夢想走進現(xiàn)實之路顯然不會僅僅因為上述利好而變成一片坦途,關于“終極能源”的商業(yè)化之路,“潑冷水”的也大有人在。
憂思科學家聯(lián)盟(UCS)核電安全主管Edwin Lyman即表示,盡管宣傳聲量越來越大,但可靠且廉價的核聚變能源目前仍是距離人類比較遙遠的夢想。在應對氣候變化的時間期限越來越緊張的當下,發(fā)展其他可再生能源或許更加實際。而就目前的成本來說,過度強調核聚變的發(fā)展,可能還會擠占其他可再生能源所需的資金、政策、人才等資源。
國際律師事務所Womble Bond Dickinson的合伙人Belton Zeigler則表示,核聚變的發(fā)展需要一套新的監(jiān)管架構和安全標準,而且,在商業(yè)化的核聚變工廠逐步落地的過程中,很有可能會遭遇當?shù)孛癖姷目棺h、抵制。
除了技術瓶頸、經濟性、監(jiān)管、安全性等老生常談的話題外,各國在發(fā)展路徑、未來產業(yè)布局上的博弈可能也會給核聚變的前景帶來不少不確定性因素。比如來自坦桑尼亞的青年生存組織主席Humphrey Mrema就表示,如果他是非洲地區(qū)的領導人,就絕對不會支持核聚變的發(fā)展,因為這對非洲當前的經濟狀況和發(fā)展路徑來說根本不現(xiàn)實。
而在對核聚變未來的宏偉規(guī)劃中,也伴隨著主導權、話語權等的權衡與博弈。在法國南部,由多個國家合作開展的國際熱核聚變實驗反應堆計劃(ITER,又稱“人造太陽計劃”)是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一,中國、美國、歐盟、俄羅斯、印度、日本、韓國都是該計劃重要的共同實施方。而根據(jù)美聯(lián)社報道,F(xiàn)IA首席執(zhí)行官Andrew Holland就曾在采訪中提及,作為ITER的合作方,中國和俄國近年來正積極推動核聚變的研究和開發(fā),美國需要建立一個全球團隊,進一步穩(wěn)固自身在新技術主導權方面的優(yōu)勢地位。
就像哈佛大學教授沙希利·浦洛基在《原子與灰燼》等有關核工業(yè)、核安全事故的研究專著中提及的,核能這樣的項目本來就需要廣泛的國際合作和盡量公開透明的信息披露機制,但又因為核的特殊性,其發(fā)展中往往伴隨的是權力博弈、保密文化。對于正在成熟之路上艱難爬坡的核聚變來說,想必這同樣是繞不開的難題。
(本文首發(fā)于鈦媒體APP,作者|胡珈萌,編輯|劉洋雪)
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核聚能,清潔高效又沒有碳排和污染物排放,終極能源。