由美国国家科学院、工程院和医学院组成的19位科学家小组昨天建议，能源部应继续进行一项关于核聚变能源的国际实验，然后制定其自身的“小型发电厂”计划。
专家们设想，这可以成为未来电厂的典范。
哥伦比亚大学应用物理学教授、该小组联合主席迈克尔·毛厄尔说：“我们看到世界各地在实现聚变能源的道路上取得了巨大进展。” “现在是美国从燃烧等离子体研究的投资中获益并在聚变能源领域发挥领导作用的正确时机。”
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能够通过核聚变发电的反应堆的成功对于应对气候变化至关重要。 如果它像预测的那样在 2050 年左右出现，该电厂的商业版本将产生几乎无排放的能源，因为其主要燃料由两种氢同位素——氘和氚 ——组成，这两种同位素可以从水中获得。
与目前的核电站不同，目前的核电站通过分裂来自铀的略微浓缩的燃料（称为裂变的过程）获得能量，而聚变电站则通过将两个氢原子结合在一起来获得能量。 这与太阳产生能量的过程相同。 虽然传统核电会产生大量长寿命和有毒的核废料，但预计聚变动力电站几乎不会产生核废料。
驾驭聚变 power 的成功也将具有重大的经济影响，因为开发和商业化聚变 power 的国家可能会从更便宜的电力以及部署预计将随着所谓的未来核电站而来的相关科学创新中获得可观的收益。
但正如美国国家科学院的报告指出的那样，要实现这些目标，必须克服重大挑战，首先是如何控制和控制燃烧的“等离子体”，这种等离子体是由极热气体组成的，温度从 1 亿摄氏度到 2 亿摄氏度不等，它产生的热量可能比消耗的热量还要多。 该报告称由此产生的等离子体为“一个被限制在容器内的小型太阳”。
世界上旨在创造和从燃烧等离子体中获取能量的最大实验正在法国卡达拉什建造。 它被称为国际热核聚变实验堆 (ITER) 项目，其核心是一个大型的、甜甜圈形的、受俄罗斯启发而设计的反应堆，称为托卡马克。 其想法是使用强大的磁场将超热等离子体固定在原位，以便可以提取其热量而不会烧毁反应堆壁。
美国国家科学院的报告指出，ITER 于 2007 年在美国、俄罗斯、中国、印度、欧盟、日本和韩国等各方的帮助和资助下走到了一起。 在早期，它经历了严重的成本超支，根据 NAS 早先的一份报告，到 2013 年，其“进度已经拖延了十多年”。
一些成员国已经制定了自己的国家计划， assembled 国家科学院专家组得出结论，一旦 ITER 实验表明有办法控制和操纵持续的聚变反应，美国最终应该效仿。 报告称：“这是聚变能源发展的下一个关键步骤。”
作为 ITER 的合作伙伴，美国科学家开发了卡达拉什设施的一些组件，并访问了聚变设施和其他成员国。 根据国家科学院专家组的数据，到 2016 年，美国已向 ITER 捐款 11.3 亿美元，约占其成本的 9%。 预计在未来十年内将再捐款 22 亿美元。
国家科学院估计，通过现在增加美国自己的聚变计划，然后在研究了 ITER 反应堆的运行经验后，利用额外的科学和工程技术开发一个更小、更经济的聚变试验工厂，美国将不得不在几十年内每年花费高达 2 亿美元。
但结果将帮助委托国家科学院进行研究的能源部开发更多的美国实验中心，这将吸引更多的科学家以及电力公司和其他需要帮助开发完全商业化聚变发电厂的机构的合作。
专家组认为，退出 ITER 的替代方案可能会孤立美国科学家，而其他国家则在复杂的工程和科学创新方面取得进展。 这种孤立可能会使聚变对美国来说更加昂贵。
报告称，克服聚变 power 挑战所需的突破可能会在“科学和技术领域的各个领域”引发进步，包括光学、流体 mechanics 和生物物理学领域。 根据国家科学院早先的一项研究，这些影响可能会“触及我们生活的方方面面”。
总部位于圣地亚哥的通用原子公司一直是参与 ITER 挑战的美国公司之一，该挑战是制造一台 1,000 吨重的超导电磁铁，旨在启动和控制用于聚变能的热等离子体。 它是有史以来建造的最强大的磁铁之一。 它的六个模块中的每一个都投射出相当于 1,000 辆汽车以每小时 100 英里的速度赛车的能量。
通用原子公司在新闻稿中指出，其大型磁铁中的 power 将需要释放和控制“无碳”聚变能的更大 power 潜力，“而不会产生长期废物”。 它估计，聚变发电厂“只需使用 5 公斤 [11 磅] 氢气即可产生相当于 18,750 吨煤、56,000 桶石油或 755 英亩太阳能电池板的能量。”
经 E&E News 许可，转载自 Climatewire。 E&E 在 www.eenews.net 上提供有关重要能源和环境新闻的每日报道。