核聚变何时会使石油和天然气停业。

这个圣诞节是感谢和希望在科学上实现飞跃的时刻：

首先， 威廉王子，Earthshots Prize 的创始人，于 2022 年在波士顿宣布奖项。其中一个类别被称为 复兴我们的海洋. 获胜者是一个名为 大堡礁的土著妇女. 珊瑚礁一直受到攻击，胜利者致力于保卫它。 他们致力于保护海滩和海龟，并保护海草，这些海草吸收的二氧化碳比亚马逊森林多十倍。 他们掌握古老的土著知识，并使用无人机等现代工具来监测珊瑚礁和内陆丛林大火的变化。

其次，20 年来，美国能源部一直资助名为 NuScale 功率模块的小型模块化核反应堆 (SMR) 的概念和开发。 更安全、更便宜、可扩展和无碳是优势。 它是唯一获得核管理委员会 (NRC) 设计批准的 SMR。 该模块高度不到 100 英尺，是一个 15 英尺宽的圆柱体，位于地面以下的水浴中。 它可以产生 77 兆瓦的电力，可为 60,000 户家庭供电。 目标是到 2029 年在爱达荷州启动并运行。

第三，医疗机构有 治疗某些癌症的突破. 该方法使用 CRISPR 技术将作为抗癌免疫系统一部分的 T 细胞取出体外，对其进行基因改造，然后将它们作为“活药”重新注入体内。 使用 CRISPR，可以对 T 细胞进行微调，使其在攻击特定癌细胞时更加致命。

这些“现成的”T 细胞可以使用 CRISPR 快速大量制造，而不必之前等待数周或数月。 12 年 2022 月 67 日，堪萨斯大学 McGuirk 博士公布了出乎意料的好试验结果，打开了癌症治疗的新大门：32 名淋巴癌患者中，40% 的肿瘤缩小了。 XNUMX%的患者达到完全缓解。 人们对这项技术治愈许多其他癌症的潜力充满热情。

四是在核聚变方面取得了令人震惊的突破。

核聚变突破。

在上个世纪，物理学最伟大的世纪，其中一项发现就是核裂变。 当像钚这样的重原子分裂时，少量的质量会丢失并重新出现为大量的能量——因为 E = mc^2，其中 c 是光速，是一个非常大的数。

在德国将根据这种反应研制连锁反应炸弹的威胁下，美国政府投入巨额资金在离我居住地不远的新墨西哥州洛斯阿拉莫斯建造裂变炸弹。 它在阿尔伯克基南部的白沙沙漠中进行了测试，并最终用于结束与日本的战争。

商业应用迅速导致不同国家的电网大小的核反应堆。 其中一些取得了成功——法国 70% 的电能来自 56 个核反应堆，而美国约 20% 的电能来自 93 个核反应堆。

但当可怕的事故发生时，成功并不容易，例如 1986 年俄罗斯的切尔诺贝利事故和 2011 年的日本福岛事故，以及美国对核废料处理的担忧。

姊妹核反应是指两个氢原子核克服排斥力而被迫合并为氦原子核，并再次释放出巨大的能量。 这是美国在 1950 年禁止试验条约之前的 1963 年代在南太平洋（比基尼环礁）进行氢弹试验的基础。

从那以后的几十年里，人们一直在寻求核聚变的商业应用。 例如，一项基于阿尔伯克基桑迪亚国家实验室的努力，那里的热带电等离子体受到电场的限制。 这个想法是限制、压缩和加热等离子体（能量输入），直到氢核合并（能量输出）。 但是能量输入总是大于能量输出。

另一个商业应用是在加利福尼亚州旧金山湾区的劳伦斯利弗莫尔实验室。 这里 使用了 192 台激光器 通过喷射价值 1 万美元的混合氢同位素颗粒来限制、压缩和加热等离子体。 结果总是一样的——直到现在。 在截至 16 年 2022 月 3.1 日的一周内宣布，能量消耗（2.1 兆焦耳）首次超过能量输入（3 兆焦耳）。 这是一个真正的突破。 达到的温度是XNUMX万摄氏度。

正确看待这一点。

首先，输入能量与输出能量太简单了，因为启动激光器需要大得多的能量：400 兆焦耳。 见参考 1。

其次，成功的故事只是关于一个事件——一次聚变点火。 要接近实际，每分钟需要很多很多聚变事件，并且需要功率高出数千倍的激光。 此外，成本必须便宜一百万倍（参考文献 1）。 总之，这一成功虽然鼓舞人心，但离想象的实际应用还差得很远。

所以它不便宜也不实用，但它会产生高强度的能量，而且是无碳的。

核裂变能是 强大一百万倍 比地球上任何其他能源都要多。 这也是为什么在法国和美国等国家投资建造数十座核电站的一个重要原因。

核聚变产生的能量是核裂变的 3-4 倍。 那是梦想的一部分。 聚变梦想的另一部分是没有核废料需要处理——这些废料可能需要数百年或数千年才能腐烂。 第三部分是聚变不是连锁反应，因此不存在核反应失控和爆炸的危险。

由于发电约占全球温室气体排放量的三分之一，因此梦想的最后一部分是遍布全国的核聚变工厂，以提供高强度无碳电能。

但请记住，这只是一个梦。 尽管有其优势，但到 2050 年，甚至到 2100 年，无碳核聚变都不会使石油和天然气行业停业。

外卖。

人类复制了太阳的光和热源。 在大约 15 万摄氏度的温度下，太阳的气体内部在巨大的压力下被压缩——一茶匙重 750 克或 1.65 磅。要在实验室中复制太阳的内部条件并实现收支平衡（能量输出大于能量输入） ) 是一项令人印象深刻的壮举。

但核聚变离想象中的商业应用还差得很远。

那么我们为什么要花大钱调查它呢？ 因为发达国家就是这么做的。 他们建造像詹姆斯·韦伯这样的望远镜，并将它们安装在卫星上以研究宇宙。 他们制造火箭将男人和女人送上月球。 他们建造了磁性跑道，以便在质子碰撞之前将质子加速到光速，并在碎片中揭示难以捉摸的亚原子粒子，如希格斯玻色子。

政治在决定政府对科学的支持和资金分配到哪里方面发挥着重要作用。 值得庆幸的是，如上所述，有许多国家利用科学解决直接造福人类的紧迫问题的例子。

参考资料 1：Jerusalem Demsas，《太阳的力量》，大西洋日报，16 年 2022 月 XNUMX 日。