核聚变动力船快了？

船舶新闻 · 发表于 2022-12-15 10:14

据新华社、央视新闻等报道，当地时间12月13日，美国能源部宣布，其下属的劳伦斯利弗莫尔国家实验室科研人员首次在核聚变反应中实现了“净能量增益”，即核聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量。报道称，这一“重大科学突破”将为国防及清洁能源未来发展奠定基础。

迈出第一步

美能源部在声明中介绍，12月5日，科研人员在劳伦斯利弗莫尔国家实验室“国家点燃实验设施”进行了历史上首次可控核聚变实验，并展示了惯性约束核聚变的最基本科学原理。研究人员用激光束摧毁了一颗微小的氢燃料颗粒，向目标输入了2.05兆焦耳的能量，最终产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出，产生的能量比投入的能量多50%以上。

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“国家点燃实验设施”资料图/来源：美联社

据介绍，判断是否“实现可控核聚变”的标准在于看核聚变装置输出的能量与输入的能量的比例，即Q值。如果Q≤1，即产出的能量不及输入的能量，对于科学研究仍有意义，但核聚变还是在耗费其他能源来源，显然无法为人类提供能量。如果输出的能量超出输入的能量，则Q>1，核聚变理论上被认为“实现了”，这意味着核聚变可能可以开始为人类提供能量。

不过，仅能够设计出一种能量增益的聚变反应，并不意味着人类发电方式的任何有意义的变化即将到来。业界专家表示，只有当Q达到10，核聚变才有商业价值，美国相关研究机构的此次成果虽只是阶段性成果，但确实实现了人类可控核聚变研究的重要突破。

对此，美能源部表示，要实现将方便、可负担的惯性约束核聚变技术应用于为家庭和企业发电的目标，仍需要进行大量先进的科学和技术实验。美能源部正在重启一项惯性约束核聚变发展计划，并将与私营部门合作，推动核聚变商业化的快速发展。

船舶也探索

其实，除美国外，近年来包括中国、日本、韩国等在内的不少国家都在加快推进可控核聚变的研究工作，而将核聚变反应堆应用到船舶上的研究也在进行。去年11月，《日本海事新闻》就曾报道，1型配备核聚变反应堆的2万TEU超大型集装箱船的概念设计已完成，该型船由日本邮船株式会社、日本造船联合（JMU）以及DNV等合作研发。

根据当时报道，该型船以2万TEU型集装箱船为设计原型，核聚变反应堆安装在生活区下方，并在该区域附近设置了一个由热交换器、蒸汽轮机和发电机组成的蒸汽设备。其核心装置主要包括核聚变发动机、燃料供应系统等系统。为此，该型船的机舱空间被进一步扩大，可装载的集装箱数量约为19338TEU。

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通用聚变公司正研发的核聚变反应堆/来源：《日本海事新闻》

在推进系统方面，该型船的双螺旋桨由安装在后机舱的6台电动机驱动，生活区下方还安装了辅助动力装置，以协助核聚变系统进行冷启动。该型船计划搭载的核聚变反应堆很可能采用加拿大通用聚变公司（General Fusion）正在研发的磁化靶聚变（MTF）技术。该技术是介于磁约束聚变与惯性约束聚变间的一种新型聚变途径，主要优点在于应用该技术的核聚变反应堆体积小、成本低、建造周期短。

该型船航速约为28节，建成后能以最小的成本进行升级优化，可进一步提高航速至30~35节，从而减少运输时间，增强运输能力。分析认为，预计该型集装箱船投入运营5年后的累计成本明显低于采用传统燃料动力的集装箱船，预计15年后将节约成本10亿美元。

裂变未放弃

此前，人类利用核动力主要依靠核裂变来获取能量。1958年，美国实验性商船“Savannah”号首先采用了核动力。此后，联邦德国、日本、苏联等国也分别建造了核动力商船。

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“Sevmorput”号资料图/来源：robindesbois.org

根据公开资料，目前除军用舰艇和破冰船等船舶外，全球唯一的核动力商船是俄罗斯的核动力箱船“Sevmorput”号。该船由乌克兰的Zaliv造船厂于1988年交付，在2012年被停止使用后，又于2016年重新投入运营，主要承担俄北极基地人员及货物运输等任务。

去年6月，韩国三星重工宣布，将与韩国国家原子能研究院联合研发搭载小型模块型熔盐燃料反应堆的核动力船舶。熔盐燃料反应堆是核裂变反应堆的一种，也是第四代核反应堆中唯一的液态燃料反应堆，其主要特征是使用熔融的混合盐同时作为核燃料载体和反应堆冷却剂。

今年11月，韩国现代重工集团的造船业务控股公司韩国造船海洋宣布，与比尔·盖茨创建的美国核能技术企业泰拉能源公司正式签署投资合同，将向泰拉能源公司投资3000万美元，以加强在新一代核能技术领域的合作。根据协议，韩国造船海洋将利用其子公司在核能领域的经验，与泰拉能源公司合作探索新兴业务机遇，致力研发海上核电、核动力船舶等技术，抢占市场先机。

据了解，泰拉能源公司拥有小型模块化反应堆（SMR）技术，曾开发第四代核反应堆技术的钠冷快堆技术。该技术使电力生产过程中不排放温室气体，核泄漏、爆炸事故危险低，因此，已成为备受关注的环保能源技术。

注：封面为资料图/来源：美国能源部

来源：中国船舶报 Dennis Marr

finepengzl · 发表于 2022-12-15 11:14

咱做的是核聚变太空船