世界尋找清潔能源勢在必行,波浪能、太陽能和風(fēng)能和核聚變
我們提到了 Project Natick。微軟建造了一個 40 英尺長的管子,并用 12 個機(jī)架裝載了總共 864 臺服務(wù)器,然后沉入了蘇格蘭附近的北海。電力來自附近的陸上風(fēng)電場。微軟報告稱,水下數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器的故障率是其陸上對照組的 1/8。該公司正在繼續(xù)開展 Project Natick。
尋找清潔能源勢在必行,雖然波浪能、太陽能和風(fēng)能等可再生能源將變得越來越通用和有用,但如果清潔能源有圣杯,它可能是聚變能。
夜空中的每一個固定的光都向我們保證了聚變是可能的,但是,沒有人能夠在地球上維持聚變反應(yīng)。幾十年過去了,進(jìn)展甚微。直到去年,幾家不同的公司和研究小組開始取得非凡的飛躍,這似乎表明商業(yè)聚變能源可能遲早成為可能。
First Light Fusion 就是其中之一。它最近完成了一種名為 Big Gun 的設(shè)備的構(gòu)建。它有多大?它長約 72 英尺,重量超過 25 噸。它將用于什么?該公司有一種獨(dú)特的聚變發(fā)電方法,首先以 20 倍音速向聚變目標(biāo)發(fā)射彈丸。
First Light 的方法基于慣性約束,力求在很短的時間內(nèi)使聚變?nèi)剂鲜艿綐O高的壓縮,然后利用燃料本身的慣性來維持這些條件足夠長的時間以觸發(fā)聚變反應(yīng)。
讓我們從融合的概念開始。哪些特征可以使聚變能成為現(xiàn)實(shí)?聚變反應(yīng)堆是如何工作的?根據(jù)您的經(jīng)驗(yàn),從您的角度來看,您為什么認(rèn)為這是地球的重要能源?
簡而言之,聚變是一個非常小的簡而言之,聚變是通過將兩個類似的原子融合在一起產(chǎn)生能量的過程,這些原子通過組合在一起形成一個稍重的原子。而在這個過程中,還會產(chǎn)生一個中子,它攜帶著大量的能量。
現(xiàn)在,相比之下,當(dāng)前的核能使用了相反的概念。他們從一個非常重的原子開始,然后分裂它。當(dāng)你分裂一個重原子時,你也會得到能量。當(dāng)你融合非常輕的原子時,你也會得到能量,而且你實(shí)際上會得到更多的能量?,F(xiàn)在,這有點(diǎn)違反直覺。但在這么短的時間內(nèi),我無法真正解釋這一點(diǎn)。但物理學(xué)正是這樣運(yùn)作的:當(dāng)你有重原子時,你會通過分裂它們來獲得能量;當(dāng)你有輕原子時,你可以通過融合它們來獲得能量。這個過程,聚變的過程,是恒星中任何時候都會發(fā)生的事情,很明顯,包括太陽。所以來自太陽的能量實(shí)際上是聚變能。
融合之所以如此吸引人,是因?yàn)樗幸幌盗蟹浅7浅V匾暮锰?。首先,它很干凈。這絕對是清潔能源。原材料的數(shù)量實(shí)際上是無限的;你只需要水來制造氘,然后你需要鋰才能讓反應(yīng)堆產(chǎn)生燃料所需的其他成分,即氚。
與當(dāng)前的核不同,它也沒有很多其他負(fù)面影響。例如,在聚變反應(yīng)堆中,您不可能發(fā)生像福島或切爾諾貝利這樣的熔毀事件。所以你不可能發(fā)生災(zāi)難性事件。因?yàn)樵诹炎兎磻?yīng)堆中,在核反應(yīng)堆中,當(dāng)前的核反應(yīng)堆中,您必須付出巨大的努力才能使反應(yīng)不失控,以某種方式不會爆炸。而在聚變反應(yīng)堆中,你必須付出巨大的努力才能讓反應(yīng)真正繼續(xù)下去。
一旦出現(xiàn)干擾,即某些不起作用的干擾,根據(jù)其自身的物理特性,該過程會自動停止。這不是想要繼續(xù)和發(fā)展的連鎖反應(yīng)。
與核能的另一個重大區(qū)別是,核廢料——這是核能的一個主要問題——與聚變相比要小幾個數(shù)量級。聚變中的放射性廢物是短暫的。我們談?wù)摰氖菐资?,而不是核時代的數(shù)萬年。他們通常有低或中等水平的廢物。所以沒有高放廢物,這確實(shí)發(fā)生在核能中。
最后,你不能使用在聚變反應(yīng)堆中找到的產(chǎn)品來制造核武器。同樣,與當(dāng)前的核不同。這樣,這使得聚變比核能更具吸引力,而且顯然比污染能源更具吸引力。
融合的方法,兩種主流的融合方法,它們的主要區(qū)別在于它們?nèi)绾伟^的等離子體。為了實(shí)現(xiàn)融合,您需要極高的溫度。我們以 1 億度的量級進(jìn)行交談?,F(xiàn)在顯然,在那個溫度下容納這種物質(zhì)是一個巨大的挑戰(zhàn)。這就是兩種不同方法不同的地方。
一種稱為磁聚變,基本上它們使用磁場或磁瓶來容納這種等離子體。我們的另一種方法稱為慣性聚變。所以我們在慣性聚變中所做的基本上是我們試圖讓這個過程發(fā)生得如此之快——以便使燃料也處于極端溫度和極端壓力下——如此之快,以至于由于其自身的慣性,等離子體沒有是時候放松; 在聚變反應(yīng)真正發(fā)生之前,它沒有時間冷卻。
這種方法,也是主流方法之一,最有名的,可能是實(shí)驗(yàn)室研究,工業(yè)融合是加利福尼亞的國家點(diǎn)火設(shè)施。這是美國國家實(shí)驗(yàn)室。我們對同一分支的融合研究使用不同的方法。
我們基于射彈的方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。它們都源于這樣一個事實(shí),即我們可以將植物的昂貴和復(fù)雜的部分遠(yuǎn)離發(fā)生反應(yīng)的地方。這在工廠的維護(hù)和壽命方面帶來了很多優(yōu)勢。
所以在聚變方面,我們對這種新能源的研發(fā)投入很大。所以在這種情況下你可以告訴我更多。因此,大量投資將推動道德現(xiàn)實(shí)觀點(diǎn)或這項(xiàng)技術(shù)以提供可靠的電力。那么從您的角度,從您的經(jīng)驗(yàn)來看,您如何看待能源的未來?您認(rèn)為為市場提供任何聚變能源的挑戰(zhàn)在哪里?
就像我說的,我是在 2016 年初加入的。從那時起,進(jìn)入這個領(lǐng)域一直是一個非常非常激動人心的時刻。從私人實(shí)體和公共投資的角度來看,越來越多的興趣。不僅在資金方面,而且在政府實(shí)際推動制定融合監(jiān)管框架方面。所以融合真的來了。它是真實(shí)的。政府談?wù)撍饺送顿Y者談?wù)撍?。在該領(lǐng)域有較多的民營企業(yè)研究。所以這非常令人興奮。
我們?yōu)槭裁匆@樣做?我們這樣做是因?yàn)槲覀儓孕拧ㄟ^ First Light,我們還委托進(jìn)行了一項(xiàng)研究,以了解 2040 年的能源市場。我們堅信,雖然我們應(yīng)該以盡可能快的速度開發(fā)并繼續(xù)部署可再生能源解決方案,但我們知道如果我們沒有找到一種清潔形式的基本負(fù)荷能源,那么就會有一些日復(fù)一日、日夜工作的東西,我們將在僅使用可再生能源提供多少能源方面存在差距。
因此,到 2040 年,這一差距將是巨大的。即使我們都提倡積極部署可再生能源,我們?nèi)匀荒軌驖M足預(yù)計電力需求的一半左右。因此,這就是為什么開發(fā)像融合這樣的清潔基本負(fù)載技術(shù)至關(guān)重要的原因。就像我說的,政府和私人投資者現(xiàn)在真的明白這一點(diǎn)。