随着旨在开发实验性核聚变反应堆的国际热核聚变实验堆(ITER)项目不断消耗世界各地的研究预算,美国能源部的一个顾问小组建议至少搁置三个主要实验中的一个,并将重点放在将ITER投入运行所需的研究上。
聚变能源科学咨询委员会(FESAC)于9月22日在马里兰州盖瑟斯堡举行的一次会议上发布了其报告。该文件概述了美国核聚变研究在各种预算情景下的十年计划,其中最乐观的设想是“适度增长”。
核聚变有望通过将重氢原子在1亿开尔文的燃烧等离子体中撞击成氦,并捕获反应释放的能量来产生几乎无限的能量——但科学和工程挑战依然存在。
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该报告称,美国应将研究重点放在ITER甜甜圈状设计(称为托卡马克)的最大障碍上——如何控制反应堆核心中扭动的等离子体,以及了解它如何与周围材料相互作用,以便设计能够维持反应的壁。
为了腾出资金,该报告建议从2015年开始停止在马萨诸塞州剑桥市的麻省理工学院的Alcator C-Mod反应堆的运行。国会在2012年削减了其资金,但在马萨诸塞州立法者的努力下,它得以在今年恢复运行。根据预算情况,专家组建议,五年后,另一个聚变设施——圣地亚哥的国防公司通用原子公司运营的DIII-D或新泽西州普林斯顿的国家球形托卡马克实验装置——也可能面临被削减的风险。
该专家组建议建造新的设施,包括模拟托卡马克条件的线性系统,以及加强现有的中子辐照源——可能是在田纳西州橡树岭国家实验室的一个。
未来,该报告设想了一个以美国国家聚变核科学设施为中心的广泛核聚变研究计划,但这将需要增加资金。
该委员会不允许重新考虑的一件事是美国对ITER的承诺,即建造实验性聚变反应堆的国际尝试。由于其建设成本飙升至500亿美元(是最初数字的十倍),并且落后于计划11年,它是历史上最昂贵的科学实验。它的困境引起了广泛的批评,并耗费了世界各地其他聚变实验的研究预算。
有些人认为该报告缺乏新意。“ITER的规模和成本应该让美国科学界有所停顿,”马里兰州盖瑟斯堡的倡导组织聚变能源协会负责人斯蒂芬·迪恩说。“这里没有证据表明人们认识到也许我们应该尝试寻找更好的方法。”
其他人则质疑关闭麻省理工学院的Alcator C-Mod。“我认为让C-Mod再运行几年是有充分理由的,”伊利诺伊州芝加哥附近的阿贡国家实验室聚变项目前主任戴尔·史密斯说。
尽管C-Mod是美国三大主要设施中最小的一个,但它专门研究等离子体与其反应堆壁之间的边界——这是该报告中确定的“一级”研究计划之一。“我们有点不知所措”,麻省理工学院等离子体科学与聚变中心副主任马丁·格林沃尔德说。他说,这份报告“非常接近”对该设施的致命打击,但他仍然希望科学界能够团结起来帮助它。
本文经许可转载,并于2014年9月22日首次发表。