Skip to Content Facebook Feature Image

美國這項重大突破可解決能源短缺? 專家:商用路漫長 根本目的研究核武器

博客文章

美國這項重大突破可解決能源短缺? 專家:商用路漫長 根本目的研究核武器
博客文章

博客文章

美國這項重大突破可解決能源短缺? 專家:商用路漫長 根本目的研究核武器

2022年12月15日 11:06 最後更新:11:17

美國國家點火裝置實現核聚變淨能量增益,有評論形容這一突破是「里程碑」,能幫助解決當前的全球能源短缺。不過,分析指出,離商用還很遙遠,其根本目的是研究核武器相關的物理問題,用以保持美國的核威懾力。

美國能源部宣布,國家點火裝置首次實現核聚變淨能量增益。AP圖片

美國能源部宣布,國家點火裝置首次實現核聚變淨能量增益。AP圖片

美國能源部13日宣布,美國勞倫斯▪利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的國家點火裝置取得了重大突破——首次實現了「能量淨增益」,即核聚變反應產生的能量超過輸入的能量。

美國國家點火裝置。AP圖片

美國國家點火裝置。AP圖片

什麼是「美國國家點火裝置」?簡單而言,它是世界上最大的鐳射裝置,造價高達35億美元,有3個足球場那麼大,可以動用近200台雷射器產生的高能鐳射集中轟擊一個微小的核聚變材料靶標,以啟動核聚變反應。國家點火裝置於1997年開工建造,即便經歷了2008年的經濟危機,美國政府也咬牙把這個「吞金大戶」堅持下來,並在2009年完工。

但美國政府如此重視國家點火裝置的根本原因是什麼?

美國國家點火裝置由美國能源部下屬管理核武器的國家核安全局負責運行,它的主要任務是實現能產生高能量的聚變反應,並為美國核武器儲備的維護提供指導。

換句話說,國家點火裝置的「本職工作」並非是為全人類發展清潔的核聚變能源,而是為美國核武庫服務的——它的最初設計目標就是為通過類比爆炸來測試核武器。

《紐約時報》報導稱,除了在能源領域,首次核聚變點火成功的成果還將體現在軍事方面,用以保持美國的核威懾力。本次鐳射核聚變點火成功意味著人類首次實現了在實驗室內點燃熱核燃料。在此次核聚變反應發生的瞬間,輸出的能量功率達30000萬億瓦,接近於一個核武器爆炸輸出的能量功率。由於美國自1992年便停止地下核子試驗,核聚變實驗將為美國核武器研究提供更多資料。

中國核子物理學家、工程院院士杜祥琬也明確指出:「美國此次開展的鐳射能可控核聚變,根本目的是研究核武器相關的物理問題。」

事實上,在美國宣布這次「重大突破」後,不少業內專家也注意到它對於美國發展新型核武器的重大意義——這可以幫助美國繞過因《全面禁止核子試驗條約》而停止的地下核子試驗,轉而以較小的規模進行核反應實驗,並從中收集資料。LLNL的武器物理和設計項目主任馬克•赫爾曼表示,該實驗本身就創造了非常極端的環境,更加接近於核武器爆炸。雖然核反應在十億分之一秒內就結束了,但這段時間足以為研究核武器的科學家提供重要資料。

另一方面,美國國家點火裝置實現重大突破,的確在科技上是很大成就,但要說能夠解決能源危機,就「講大咗」。

在12月5日的實驗中,美國國家點火裝置用192束高能鐳射,將2.05兆焦的鐳射聚焦到核聚變材料上,產生了3.15兆焦的能量,能量增益首次大於1,達到了「點火」標準。實現「能量淨增益」被視為證明商業核聚變電站可行的關鍵一步,國家點火裝置的這次成功就證明了這一點。

但它距離真正意義上的實用化核聚變,還有非常遠的路要走。

《紐約時報》分析指出,該鐳射點火裝置建造於幾十年前,設計用途是「基礎科學」實驗,而非發電。因此,它平均每週只能發射約10次,而一個鐳射核聚變發電廠必須做到每秒發射約10次,才能提供合理的電力輸出。

英國《金融時報》稱,雖然該實驗產生的能量比雷射器輸入的能量高,誕生光是雷射器運行就需要約300兆焦的能量,就整個系統而言,這次核聚變產生的能量仍微不足道。此外,從聚變熱能轉化為電力的過程中還會有能量損失,「因此可以說,國家點火設施的實驗結果是一項科學上的成功,但離提供可用的、充足的清潔能源還有很長一段路要走。」

業內通常認為,核聚變商業化前景更好的並非是國家點火裝置所代表的高功率鐳射作為驅動器的慣性約束核聚變,而是另一條技術路線——利用磁約束的托卡馬克裝置。其中位於法國南部的「國際熱核聚變實驗堆(ITER)」是可與美國國家點火裝置相提並論的超級可控核聚變實驗裝置。

中國的「東方超環」。

中國的「東方超環」。

值得一提的是,中國是這項計劃的重要參與國。此外中國還在合肥、成都建造有自己的托卡馬克裝置,承擔的就是開展獲取可控核聚變能源的實驗。例如中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所的EAST全超導托卡馬克裝置(「東方超環」)2021年成功實現1056秒的長脈衝高參數等離子體運行,成為世界上托卡馬克裝置實現的最長時間高溫等離子體運行,打破世界紀錄。

可見,在核聚變方面的研究並非美國一家獨大,中國在可控核聚變方面同樣走在世界前列。




止戈堂

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

Tags:

足球法國

遼寧艦航母戰鬥群完成任務,勝利返航。在短短七天時間裏,成功實現「一箭三雕」,既達成中國既定戰略目標,也對日本形成了強有力的震懾。

在國家公祭日前一天,即12月12日,遼寧艦編隊自東向西穿越宮古海峽,順利返回東海海域,宣告此次以威懾日本右翼勢力、捍衛抗戰勝利成果、維護二戰後國際秩序為核心目標的戰略行動順利結束。

自首次穿越宮古海峽起,遼寧艦編隊在西太平洋海域持續活動約7日。期間,日本自衛隊等方面確認的艦載機起降次數達260次,而遼寧艦編隊完成了至少3項重要任務。

遼寧艦編隊順利返回東海海域,順利完成戰略行動。

遼寧艦編隊順利返回東海海域,順利完成戰略行動。

其一,以艦隊行動對高市早苗政府在台海問題上的危險行徑,作出軍事層面的有力反制,以有效威懾日本右翼勢力。遼寧艦在駛入西太平洋海域當日,便在沖繩東南海域展開海空聯合演訓。在此區域開展演訓活動,不僅能夠展示解放軍,運用海軍力量對以沖繩等為代表的一線美日軍事基地構成威懾的能力;更能充分彰顯解放軍,具備封鎖日本「西南諸島」東側一線海上通道的實力,能夠通過切斷日本四島至台灣的主要海上運輸線路,有效遏制日本等國對台海事務的干涉企圖。

從遼寧艦起飛的殲-15艦載機果斷實施攔截。

從遼寧艦起飛的殲-15艦載機果斷實施攔截。

當解放軍開展演訓之際,日本自衛隊派遣F-15J戰鬥機試圖闖入演訓區域。而從遼寧艦起飛的殲-15艦載機亦毫不含糊,果斷實施攔截。其在雙方相距52公里和148公里時,分別運用雷達對F-15J進行照射。有軍事觀察人士指出,解放軍的艦載機在超視距狀態下實現了對日本自衛隊戰機的鎖定跟蹤。

這種雷達照射鎖定的操作,給日本自衛隊帶去了不小的壓力。特別是148公里距離上的照射,足以讓自衛隊見識到殲-15卓越的雷達性能。若搭配霹靂-15導彈,殲-15完全有能力在該位置對日本戰機發起攻擊,且F-15J很難有效反擊。

這一系列軍事交鋒,無疑對近期在台海問題上肆意挑釁的日本右翼勢力形成了有力威懾。日本國內反應強烈,一面就相關事宜向中國提出抗議,一面尋求美國乃至北約的支持。

若搭配霹靂-15導彈,殲-15完全有能力在該位置對日本戰機發起攻擊,且F-15J很難有效反擊。

若搭配霹靂-15導彈,殲-15完全有能力在該位置對日本戰機發起攻擊,且F-15J很難有效反擊。

完成此次演訓後,遼寧艦編隊迅速北上,逼近日本九州島。編隊僅用約16個小時便航行了600公里,抵達距離喜界島190公里、距離九州島不到400公里的海域,再次對以高市早苗政府為代表的日本右翼勢力形成威懾。

值得一提的是,在遼寧艦編隊逼近日本期間,日本自衛隊僅派出艦船嘗試跟蹤監視,未敢採取其他應對舉措。

編隊僅用約16個小時便航行了600公里,抵達距離喜界島190公里、距離九州島不到400公里的海域,再次對以高市早苗政府為代表的日本右翼勢力形成威懾。

編隊僅用約16個小時便航行了600公里,抵達距離喜界島190公里、距離九州島不到400公里的海域,再次對以高市早苗政府為代表的日本右翼勢力形成威懾。

直至遼寧艦向東進發,出現在距離九州島相對較遠的大東群島以東海域後,日本航空自衛隊才從九州島福岡縣的築城空軍基地,起飛12架掛載93式反艦導彈的F-2戰鬥機,開展針對遼寧艦編隊的模擬反艦訓練。

然而,此舉看似是擺出一副應對解放軍航母編隊的姿態,實則更多是在安撫不明就裏的日本民眾。93式反艦導彈射程至多200公里,而F-2戰鬥機也不過是美製F-16的日本本土衍生型號。無論是戰機還是導彈的性能,日本都難言先進。

實戰當中,F-2戰機很難逼近至可發射反艦導彈的位置,使其極易遭遇殲-15攔截。況且遼寧艦編隊中還有1艘055型驅逐艦和2艘052D型驅逐艦,艦載防空火力十分強大。

遼寧艦的第二項主要任務便是配合中俄轟炸機部隊開展聯合巡航任務。

遼寧艦的第二項主要任務便是配合中俄轟炸機部隊開展聯合巡航任務。

在通過艦隊行動威懾日本之後,遼寧艦的第二項主要任務便是配合中俄轟炸機部隊開展聯合巡航任務。

遼寧艦編隊抵達大東群島以東海域的第三天,以2架轟-6K與2架圖-95MS為核心的中俄空中聯合巡航編隊穿越宮古海峽,進入西太平洋海域。中國空軍的殲-16戰鬥機護送轟炸機群進入遼寧艦的作戰範圍後,便掉頭返航。

儘管未出現殲-15貼身護衛轟炸機的場景,但遼寧艦編隊能夠為轟炸機提供護航支援。而南昌艦此時脫離了遼寧艦編隊,大概率是與前一日進入西太平洋的2艘054A型護衛艦一道,為轟炸機提供雷達警戒等支持。

在海軍力量的掩護下,轟炸機編隊順利抵近至距東京灣約700公里處時,方才掉頭返航,這讓日本各界更清晰地認識到,中俄具備通過空中力量對日本人口最為密集、經濟最為發達的核心區域實施核打擊的能力。

「第一島鏈」上的琉球群島等地以及「第二島鏈」上的硫磺島,均納入了遼寧艦艦載機的打擊範圍。

「第一島鏈」上的琉球群島等地以及「第二島鏈」上的硫磺島,均納入了遼寧艦艦載機的打擊範圍。

最後,遼寧艦在此次行動中環繞大東群島一周,並在大東群島以東海域駐留3至4天,實際上是將「第一島鏈」上的琉球群島等地以及「第二島鏈」上的硫磺島,均納入了艦載機的打擊範圍。

戰時,遼寧艦既能協同陸基航空兵、常規導彈等力量,對沖繩等地的美日部隊形成夾擊之勢;也可繼續向東挺近「第二島鏈」,以攻為守,成功牽制美軍航母等力量。這在無形中向美國及其盟友彰顯出解放軍在西太平洋的強大行動能力。

由此可見,遼寧艦編隊在為期7天的西太平洋之行中,達成了一箭三雕的效果。這種在遠海複雜環境下同時完成多項任務的能力,表明在遼寧艦服役13年後,解放軍對航母力量的運用已達到爐火純青的境界,足以在需要時憑藉航母編隊的果敢出擊,改變西太平洋的戰略態勢。

你 或 有 興 趣 的 文 章