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美核聚变研究前途未卜

2014年10月23日08:55    来源:中国科学报    手机看新闻
原标题:美核聚变研究前途未卜

  ITER核聚变反应器实物模型 图片来源:IAEA Imagebank/Flickr

  最近,很多美国核聚变专家正猛烈抨击一份试图描绘该领域十年战略规划的报告。他们称其“有缺陷”“不尽人意”,并且认为这份贸然而出的报告充斥着潜在利益冲突。于是,来自一个23人政府顾问小组的大多数成员由于潜在利益而不得不在投票表决该报告时作出回避。

  来自麻省理工学院等离子体科学核聚变中心的Martin Greenwald表示,整个过程令人很不满意。

  聚变核反应在产生丰富的清洁能源方面有着很大的潜力。不过,要想实现这个目标,必须将氢燃料加热到1亿摄氏度以上,从而使其变成电离气体或等离子体。这个过程需要巨大且昂贵的反应器。目前,最大的核聚变项目是国际热核反应堆(ITER)的托克马克装置。该机器正在法国建设中,并且得到美国和国际合作伙伴的支持。不过,迄今为止还没有一个核聚变反应器产生的能量超出它所消耗的能量。

  刚刚过去的这个春天,美国能源部委托其聚变能科学顾问委员会(FESAC)拿出一份审视该领域潜在发展路径的报告。该请求提出的大背景是:面对停滞不前的预算和对ITER日益增长的财政承诺,美国本土项目正在艰难度日。FESAC成立了一个附属委员会,并且应能源部要求,未将任何美国现有的主要核聚变实验室成员吸纳进来。该附属委员会只有几个月的时间向科学界咨询并拿出一份报告草案。与此同时,它提出的建议必须同4种十年预算方案相符,而后者要求开支上的涨幅相对较小甚至没有增长。

  该报告提议重组美国等离子体研究,尤其是减少基础等离子体物理分量,更多关注未来动力反应堆技术发展。这意味着新的重点将转移到控制难以驾驭的等离子体、了解等离子体与反应器固体表面的相互作用以及提高建模与仿真能力上。报告还提出在现有散裂中子源场地建立新的装置,以测试未来反应器所需的抗中子材料。等到十年计划收尾时,该报告认为美国将作好建立新反应器,即聚变核科学装置(FNSF)的准备。

  这样的计划当然需要在别的地方作出牺牲。目前美国拥有3个中等规模的核聚变反应器,其中一个是位于麻省理工学院的Alcator C-Mod。它曾因2013年总统预算要求而差点关张,后在马萨诸塞州政客和科学家的极力游说下被国会赦免。新报告提议立即关闭C-Mod,而位于普林斯顿的NSTX-U和圣地亚哥的DIII-D等其他两个反应器则再继续运行5年。不过,报告建议可能到时还要关掉其中一个,这要视资助情况而定。

  9月22日~23日,FESAC召开会议讨论报告草案,并就是否提交给能源部进行表决。不过,附属委员会仅在会议召开的前一天公开了草案内容。这引发了广泛的抱怨,认为没有足够时间阅读70多页的报告并消化其中的结论。FESAC最终将针对报告的表决推迟到10月10日。

  在FESAC举办的两场会议期间,一些核聚变专家对报告进行了猛烈抨击。一封由50位资深研究人员签名的信中写道:“指导这份报告的基础战略远景存有缺陷。”该信件承认发展核聚变技术是必要的,但并未表明“这种核聚变和等离子体科学上的进步成熟到足以令基础研究减少的程度”。

  其他研究人员则批评工作组在撰写报告时并未从核聚变专家那里获取足够的信息。他们认为该工作组只召开了一次公开会议收集观点,而且每次发言被限制在10分钟以内。“听到这些想法的确令人兴奋,但随后并没有足够的时间认真消化。”普林斯顿等离子体物理实验室主任Stewart Prager表示。

  当该报告最终在10月10日的FESAC电话会议上进行表决时,能源部开始介入以解决存在的潜在冲突。能源部官员要求23位FESAC成员回避——如果他们同拥有大型核聚变装置的实验室或可能从报告提议中获益的实验室存有关系。经过筛选,只有9位成员拥有投票权,并以6:3通过了该项报告。

  马里兰州盖瑟斯堡聚变发电联合会主任Stephen Dean表示,从中并未看出各成员对该报告的鼎力支持。普林斯顿等离子体物理实验室研究人员Charles Skinner则在一封10月6日写给FESAC的信中用戏剧化的手法表达了对提议计划毫无吸引力可言的感受。

  来自麻省理工学院的Greenwald同样表达了自己的担忧。他认为,报告提出的计划激不起多大兴趣。“我们需要一份更有吸引力的路线图。”Prager则相信“假以时日,这份工作一定可以做得更完整”。

  目前,能源部正在考虑下一步举措。当它在不同选择间进行抉择时,相信应该会从核聚变研究人员那里获取足够的信息。(闫洁)

(责编:郭方园(实习生)、赵竹青)


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