世界尋找清潔能源勢(shì)在必行，波浪能、太陽(yáng)能和風(fēng)能和核聚變

我們提到了 Project Natick。微軟建造了一個(gè) 40 英尺長(zhǎng)的管子，并用 12 個(gè)機(jī)架裝載了總共 864 臺(tái)服務(wù)器，然后沉入了蘇格蘭附近的北海。電力來(lái)自附近的陸上風(fēng)電場(chǎng)。微軟報(bào)告稱(chēng)，水下數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器的故障率是其陸上對(duì)照組的 1/8。該公司正在繼續(xù)開(kāi)展 Project Natick。

尋找清潔能源勢(shì)在必行，雖然波浪能、太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源將變得越來(lái)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(gè)固定的光都向我們保證了聚變是可能的，但是，沒(méi)有人能夠在地球上維持聚變反應(yīng)。幾十年過(guò)去了，進(jìn)展甚微。直到去年，幾家不同的公司和研究小組開(kāi)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(zhǎng)約 72 英尺，重量超過(guò) 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(shí)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(lái)維持這些條件足夠長(zhǎng)的時(shí)間以觸發(fā)聚變反應(yīng)。

讓我們從融合的概念開(kāi)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(lái)看，您為什么認(rèn)為這是地球的重要能源?

簡(jiǎn)而言之，聚變是一個(gè)非常小的簡(jiǎn)而言之，聚變是通過(guò)將兩個(gè)類(lèi)似的原子融合在一起產(chǎn)生能量的過(guò)程，這些原子通過(guò)組合在一起形成一個(gè)稍重的原子。而在這個(gè)過(guò)程中，還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(gè)非常重的原子開(kāi)始，然后分裂它。當(dāng)你分裂一個(gè)重原子時(shí)，你也會(huì)得到能量。當(dāng)你融合非常輕的原子時(shí)，你也會(huì)得到能量，而且你實(shí)際上會(huì)得到更多的能量?，F(xiàn)在，這有點(diǎn)違反直覺(jué)。但在這么短的時(shí)間內(nèi)，我無(wú)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(shí)，你會(huì)通過(guò)分裂它們來(lái)獲得能量;當(dāng)你有輕原子時(shí)，你可以通過(guò)融合它們來(lái)獲得能量。這個(gè)過(guò)程，聚變的過(guò)程，是恒星中任何時(shí)候都會(huì)發(fā)生的事情，很明顯，包括太陽(yáng)。所以來(lái)自太陽(yáng)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(duì)是清潔能源。原材料的數(shù)量實(shí)際上是無(wú)限的;你只需要水來(lái)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(méi)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(huì)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(guò)程會(huì)自動(dòng)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(gè)重大區(qū)別是，核廢料——這是核能的一個(gè)主要問(wèn)題——與聚變相比要小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。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(shí)代的數(shù)萬(wàn)年。他們通常有低或中等水平的廢物。所以沒(méi)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(lái)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(jí)進(jìn)行交談?，F(xiàn)在顯然，在那個(gè)溫度下容納這種物質(zhì)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。這就是兩種不同方法不同的地方。

一種稱(chēng)為磁聚變，基本上它們使用磁場(chǎng)或磁瓶來(lái)容納這種等離子體。我們的另一種方法稱(chēng)為慣性聚變。所以我們?cè)趹T性聚變中所做的基本上是我們?cè)噲D讓這個(gè)過(guò)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(méi)有是時(shí)候放松; 在聚變反應(yīng)真正發(fā)生之前，它沒(méi)有時(shí)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(guó)家點(diǎn)火設(shè)施。這是美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。我們對(duì)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(gè)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(lái)了很多優(yōu)勢(shì)。

所以在聚變方面，我們對(duì)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(dòng)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(lái)看，您如何看待能源的未來(lái)?您認(rèn)為為市場(chǎng)提供任何聚變能源的挑戰(zhàn)在哪里?

就像我說(shuō)的，我是在 2016 年初加入的。從那時(shí)起，進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域一直是一個(gè)非常非常激動(dòng)人心的時(shí)刻。從私人實(shí)體和公共投資的角度來(lái)看，越來(lái)越多的興趣。不僅在資金方面，而且在政府實(shí)際推動(dòng)制定融合監(jiān)管框架方面。所以融合真的來(lái)了。它是真實(shí)的。政府談?wù)撍?，私人投資者談?wù)撍Ｔ谠擃I(lǐng)域有較多的民營(yíng)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?jiān)信——通過(guò) 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(chǎng)。我們堅(jiān)信，雖然我們應(yīng)該以盡可能快的速度開(kāi)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(méi)有找到一種清潔形式的基本負(fù)荷能源，那么就會(huì)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(mǎn)足預(yù)計(jì)電力需求的一半左右。因此，這就是為什么開(kāi)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(shuō)的，政府和私人投資者現(xiàn)在真的明白這一點(diǎn)。