编者注(2022年12月14日):周二,美国官员报告称,有史以来第一次,一个核聚变设施产生的能量略高于其在聚变反应中使用的能量。 去年,弗吉尼亚州众议员唐·拜尔解释了国会如何推动聚变能源以帮助应对气候危机和美国竞争力。
气候紧急情况的生存威胁可能是我们有史以来面临的对人类健康和繁荣的最大危险。 它还带来了一个特殊的挑战:即使当前可再生能源开发呈增长态势,未来能源的很大一部分预计仍将由排放温室气体的化石燃料提供。 世界能源产量预计到2050年将翻一番,而大多数电力都是由这些燃料产生的。 当我们试图阻止气候变化的最坏影响时,这是一个主要问题,而且这个问题不太可能在短时间内消失。
但是,地平线上有一种技术解决方案,它有可能永久性地解决这个能源问题,为我们提供对抗气候紧急情况的强大武器,并释放难以想象的经济潜力。 这项技术就是核聚变能源。 一旦商业化,它就可以以低成本提供大量的零碳能源。 美国国会需要支持这种方法。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。 通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
正如《大众科学》的读者所知,核聚变是一种为太阳提供能量的核反应,通过结合两个轻核产生能量。 它释放出巨大的能量,而不会产生持久的放射性同位素或危险的废物。
几十年来,核聚变诱人的可能性一直是未来学家们关注的领域。 启用聚变过程所需的温度和压力非常高,而驾驭和控制反应所需的材料长期以来都超过了我们的技术能力。 但是,科学家和工程师们有条不紊地应对了这些挑战,并且正在开始将人类的聚变能从科幻小说的领域中带出来。
一个新兴的美国聚变产业正在朝着推出能源生产设备的方向发展,这些设备将提供清洁、安全和经济实惠的电力和工业热能。 几家美国公司已经在努力实现聚变技术的商业化并为电网供电的目标,最近报道取得成功,这有助于形成乐观的前景。 能源部聚变能科学咨询委员会最近建议在2040年代启动美国实验性中试工厂。 国家科学、工程和医学院今年早些时候发布的一项战略计划显示,此类工厂的初步设计应在2025年完成。
这项努力与国际研究相吻合,主要是位于法国的名为ITER的聚变实验,该实验计划在未来10年内开始运行。 美国和国际聚变界的学者和政策制定者都认为,ITER一直在推动聚变向前发展,利用了材料和计算方面的重大进步,以及对聚变工作原理不断发展的理解。 美国政府为ITER提供了资助,这笔资金通常用于支持美国公司、实验室和学术机构持有的合同。 它一直是国际合作的重要来源。
这种类型的进展意味着联邦政府的投资可以帮助聚变走上成为对抗气候紧急情况的基石的道路。 到目前为止,国会对能源问题的关注主要集中在关于化石燃料的辩论以及是否以及在多大程度上支持已建立的可再生能源的问题上。 现在是国会更认真地对待聚变能的时候了,让其成员了解这种能源的不可思议的潜力,并进行明智的投资,这些投资可能会获得巨大的收益。
我最近成立了国会聚变能核心小组,以帮助实现这些目标。 我们的新工作组汇集了两党的国会议员,包括政党领袖,他们认为聚变应该是气候解决方案的一部分。 我们这样做不仅仅是为了象征意义或为了完成任务。 我与该小组合作,率先开展了一项两党合作的努力,通过能源部的聚变能科学计划,大幅增加联邦政府对聚变能的投资。 这种增加将为科学基础设施以及研发提供资金,以加速当前的进展。
今天,国会正在与拜登政府密切合作,进行一代人一次的投资,以重建基础设施并应对气候危机。 这项投资是迫切需要的,气候领域有许多有价值的技术可以从这些资金中受益。 聚变能应该位列其中。
批评人士认为,考虑到迄今为止缺乏实际成果,我们在聚变方面花费了太多,但投资的潜在回报却高得惊人。 相反,未能开发出有能力为我们的电网供电的清洁能源的代价是不可接受的。 我们比以往任何时候都更接近成功。
我们已经看到,绿色经济蕴藏着巨大的经济增长潜力。 清洁能源工作岗位是就业增长最快的行业之一,包括我在美国众议院代表的弗吉尼亚州。 在国际上,我们经常发现自己与其他早期投资太阳能技术等领域的国家竞争。 现在是让美国在更有力的基础上发展可能在未来成为人类历史上最重要和最强大的能源的时候了。
该领域的创新最终可能为我们的国家实现价值数万亿美元的经济机会——是的,是万亿(万亿)美元。 在国际关系中的诸多挑战仍然受到能源政策和全球资源竞争驱动的时代,这对我们的国家安全也具有深远的影响。
如果我们不追求聚变能,其他人会追求,美国经济利益和影响力将因此而减弱。 ITER可以证明聚变的可行性,并为任何国家的商业设施做好准备。 通过资助美国的研发和示范项目,以及国际合作,我们可以成为第一个将聚变商业化的国家。 在聚变发展中,与盟友进行科学合作在某些领域将是互惠互利的,但至关重要的是,我们应该引领而不是跟随这项技术进步。
美国科学家和工程师通过在这次大流行期间快速开发和交付疫苗,完成了技术奇迹并挽救了无数生命,这是一年前几乎没有人认为可能的成就。 在国会和联邦政府的支持下,美国可以成为全球聚变能的领导者,并为环境、我们的经济和全人类创造新的奇迹。