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当前 ， 我们的社会面临着一个巨大的挑战 ， 即提供可持续的、安全的、负担得起的发电方式 ， 同时还要努力在2050年前后将二氧化碳排放量减少到零 。
【核聚变技术正在到达一个将改变能源游戏的转折点】
迄今为止 ， 可能满足所有这些条件的核聚变发电的发展几乎全部由公共部门资助 。 然而 ， 有些事情正在发生变化 。
根据聚变工业协会的一项调查 ， 全球核聚变产业的私募股权投资在短短一年内翻了一番多 —— 从2021年的21亿美元增加到2022年的47亿美元 。
那么 ， 是什么推动了最近的变化呢？有很多令人兴奋的事情 。
在我们探讨这个问题之前 ， 让我们先快速绕个弯 ， 回顾一下什么是核聚变 。
将原子合并在一起
核聚变的原理和我们的太阳一样 ， 通过在极端高温和高压下合并两个重氢原子来释放大量的能量 。 这与目前核电站使用的裂变过程相反 ， 在裂变过程中 ， 原子分裂以释放大量能量 。
如果能大规模维持核聚变 ， 有可能产生一种安全、清洁、几乎取之不尽的能源 。
我们的太阳在其核心与带电粒子等离子体保持着大约1500万摄氏度的聚变 。 在地球上 ， 我们的目标是数亿摄氏度 ， 因为我们没有太阳的巨大质量来为我们压缩燃料 。
科学家和工程师们已经制定出了几种实现这一目标的设计方案 ， 但大多数聚变反应堆使用强磁场来“罐装”并限制热等离子体 。
一般来说 ， 在我们通向商业聚变动力的道路上需要克服的主要挑战是 ， 提供能够包含产生聚变反应所需的强烈燃烧等离子体的环境 ， 该聚变反应是自我维持的 ， 产生的能量比启动它所需的能量更多 。
公共和私人的结合
自20世纪50年代以来 ， 核聚变的发展一直在进步 。 其中大部分是由政府对基础科学的资助推动的 。
现在 ， 世界各地越来越多的私营核聚变公司正朝着商业核聚变能源前进 。 政府态度的转变至关重要 。 美国和英国政府正在培育公私伙伴关系 ， 以补充它们的战略研究项目 。
例如 ， 白宫最近宣布 ， 它将为商业核聚变能源制定一个“大胆的十年愿景” 。 在英国 ， 政府投资了一项旨在将聚变发电机连接到国家电网的计划 。
事实上 ， 这项技术也取得了进步
除了公私合作资源 ， 核聚变工厂所需的技术也突飞猛进 。
2021年 ， 麻省理工学院的科学家和联邦聚变系统公司开发了一种破纪录的磁铁 ， 这将使他们能够建造一种名为 SPARC 的紧凑型聚变设备 ， 这种设备“体积小得多 ， 成本更低 ， 时间线更快” 。
近年来 ， 一些核聚变实验也达到了将等离子体温度维持在1亿摄氏度或以上的重要里程碑 。 其中包括：中国的EAST实验 ， 韩国的旗舰实验KSTAR ， 以及总部位于英国的托卡马克能源公司 。
这些令人难以置信的壮举证明了一种前所未有的复制太阳内部条件的能力 ， 并使极热的等离子体被困住足够长的时间 ， 以鼓励核聚变的发生 。
今年2月 ， 世界上最强大的可操作托卡马克 —— 欧洲联合环（Joint European Torus）宣布了创纪录的能量限制 。 下一步 ， 用于证明净功率增益的聚变能源实验 ITER 正在法国建设中 ， 目前已完成约80% 。
磁体也不是实现核聚变的唯一途径 。 2021年11月 ， 位于加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施在惯性约束聚变方面向前迈出了历史性的一步 。
通过聚焦近200个强激光来限制和压缩一个铅笔橡皮大小的目标 ， 他们产生了一个小的聚变“热点” ， 在短时间内产生聚变能量 。
在澳大利亚 ， 一家名为 HB11 的公司正在通过高能激光和磁场的结合开发质子-硼聚变技术 。
核聚变和可再生能源可以携手并进
至关重要的是 ， 对核聚变的投资不能以牺牲其他形式的可再生能源 ， 和从化石燃料过渡为代价 。
实际上 ， 人类有能力扩大目前可再生能源技术的采用 ， 如太阳能、风能和水力发电 ， 同时开发下一代电力生产解决方案 。
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