原文: 气候与资本主义
在一项重大的科学和工程突破中,湾区劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员最近实现了长期追求的目标,即产生比直接注入微型反应堆容器更多的能量的核聚变反应。 就在第二天,来自不同政治派别的权威人士都在吹捧这一突破,将其视为能源生产新时代的先兆,暗示未来可能还需要几十年的时间才能拥有无限、低影响的聚变能源。
然而,实际上,商业上可行的核聚变仅比 1980 年代首次实现封闭聚变反应(即不在太阳或炸弹中发生)时无限接近。
虽然大多数诚实的作者至少承认了商业规模核聚变的障碍,但他们通常仍然低估了这些障碍——今天和 1980 年代一样。 我们被告知,聚变反应必须“每秒发生多次”才能产生可用的能量。 但是来自 LLNL 聚变反应堆的能量爆炸实际上只持续了十分之一纳秒——也就是十亿分之一秒。 显然其他聚变反应(有净能量损失)已经运行了几纳秒,但重现了这个反应 在…之上 十亿次 每一秒都远远超出了研究人员的考虑范围。
我们被告知反应堆产生的能量大约是输入能量的 1.5 倍,但这只计算实际撞击反应堆容器的激光能量。 产生超过一亿度的温度所必需的能量是 192 个高功率激光器阵列的产物,这需要很好的 超过 100 倍的能量 操作。
我们被告知,核聚变总有一天会腾出大片土地,目前需要这些土地来运行太阳能和风力发电装置。 但整个设施需要容纳 192 台激光器和所有其他必要的控制设备,大到足以容纳三个足球场,即使实际的聚变反应发生在比豌豆还小的金或钻石容器中。
所有这些只是为了产生相当于一个典型的小家庭使用的大约 10-20 分钟的能量。 显然,即使是最便宜的屋顶太阳能系统也能做更多的事情。 斯坦福大学马克·雅各布森 (Mark Jacobson) 的研究小组计算出,全部转换为风能、水能和太阳能可能使用的土地与目前世界化石燃料基础设施占用的土地差不多。
长期的核批评家卡尔格罗斯曼 写在 反击 最近 扩大聚变反应堆的许多可能障碍,即使在原则上,包括高放射性、设备快速腐蚀、冷却用水需求过多,以及需要在难以理解的高温和高压下运行的组件可能发生故障。 他在这些问题上的主要来源是 Daniel Jassby 博士,他曾领导普林斯顿开创性的聚变研究实验室长达 25 年。 普林斯顿实验室与欧洲的研究人员一起领导开发了一种更常见的实现核聚变反应的装置,一种称为托卡马克的环形或球形容器。 包含大量高度电离气体(实际上是等离子体,一种根本不同的物质状态)的托卡马克装置已经在几秒钟内实现了更大量的聚变反应,但从未接近产生比注入更多的能量进入反应堆。
LLNL 实现的激光介导聚变反应发生在一个名为国家点火设施的实验室,该实验室吹嘘其在能源聚变方面的工作,但主要致力于核武器研究。 不列颠哥伦比亚大学的 MV Ramana,他的 最近的文章 被贴在新复活的 中网,解释说,“NIF 是作为基于科学的库存管理计划的一部分而设立的,该计划是在 1996 年美国签署全面禁止试验条约后支付给美国核武器实验室放弃试验权的赎金”。它是“一种继续投资于核武器现代化的方式,尽管没有进行爆炸试验,并将其打扮成生产‘清洁’能源的手段。”
Ramana 引用了 1998 年的一篇文章,该文章解释了激光聚变实验的一个目标是如何尝试开发一种不需要传统裂变炸弹来点燃的氢弹,从而有可能消除核武器中对高浓缩铀或钚的需求。
虽然一些作家预测未来会在海水中运行核聚变反应堆,但托卡马克和激光聚变实验的实际燃料由两种独特的氢同位素组成,称为氘(在其原子核中有一个额外的中子)和氚(在其原子核中有两个额外的中子)中子。
氘是稳定的并且有些常见:海水中大约每 5-6000 个氢原子中就有一个实际上是氘,它是常规核反应堆中的必要成分(作为“重水”的组成部分)。
然而,氚具有放射性,半衰期为 12 年,通常是一种称为 CANDU 的不寻常核反应堆的昂贵副产品(每克 30,000 美元),如今主要在加拿大和韩国发现。 由于计划在本十年内退役一半的运行中的 CANDU 反应堆,可用的氚供应可能会在 2030 年之前达到峰值,而法国正在建设的新实验聚变设施将在 2050 年代初期几乎耗尽可用供应。 这是一个结论 极具启发性的文章 出现在 科学 去年六月的杂志,在最新的聚变突破之前的几个月。 (我后来了解到,大部分数据首先是针对非专业观众在 2021新能源时代.)
虽然普林斯顿实验室在潜在回收氚方面取得了一些进展,但聚变研究人员仍然高度依赖迅速减少的供应。 基于放射性氦或硼的聚变反应堆替代燃料也在开发中,但这些燃料需要高达 10 亿度的温度才能引发聚变反应。 欧洲实验室计划试验产生氚的新方法,但这些方法也会显着增加整个过程的放射性,预计氚的增加量仅为 5% 至 15%。 实验运行之间的停机时间越长,产生的氚就越少。
这 科学 文章引用了普林斯顿核聚变实验室前任的 D. Jassby 的话说,氚供应问题基本上“使氘 – 氚核聚变反应堆成为不可能”。
那么,为什么所有这些注意力都集中在想象中的聚变能潜力上呢? 这是那些认为只有大规模、技术密集型方法才能成为我们目前依赖化石燃料的能源基础设施的可行替代方案的人的又一次尝试。 一些相同的利益继续推动错误的说法,即“新一代”核裂变反应堆将解决核电的长期问题,或者从化石燃料发电厂大规模捕获和掩埋二氧化碳将有可能使以化石为基础的经济延续到遥远的未来。
系统地讨论这些说法超出了本文的范围,但很明显,今天对新一代“先进”反应堆的承诺与我们在 1980 年代、90 年代或 2000 年代初听到的并没有太大不同。
核举报人阿尼·冈德森 (Arnie Gundersen) 系统地暴露 比尔·盖茨目前青睐的“新”反应堆设计中的缺陷,解释说底层的钠冷却技术与 1966 年由于部分熔毁而“几乎失去底特律”的反应堆相同,并且一再造成问题在田纳西州、法国和日本。
长期以来,法国的核能基础设施一直被吹捧为未来的典范,但由于全球气温上升,设备问题、大规模成本超支以及一些冷却水源不再足够冷的问题越来越多。 向芬兰出口法国核技术的尝试比预期多花了 20 多年,是最初估计成本的许多倍。
至于碳捕获,我们知道无数的、高度补贴的碳捕获实验都失败了,绝大多数的 CO2个 目前从发电厂捕获的石油用于“提高石油采收率”,即提高现有油井的效率。 实际收集二氧化碳所需的管道2个 并将其埋在地下相当于现有的整个石油和天然气管道基础设施,而永久埋葬的概念很可能被证明是一个白日梦。
同时,我们知道,新的太阳能和风能发电设施的建设成本已经低于新的化石燃料发电厂,在某些地方甚至比继续运营现有发电厂的成本更低。 去年 5 月,加利福尼亚州短暂地能够使用可再生能源运行其整个电网,这是丹麦和南澳大利亚已经实现的一个里程碑。 我们知道,各种储能方法,结合复杂的负载管理和输电基础设施的升级,已经在帮助解决欧洲、加利福尼亚和其他地区太阳能和风能的间歇性问题。
与此同时,人们越来越意识到包括先进电池在内的可再生技术越来越依赖从土著土地和全球南方提取的矿物。
因此,有意义的公正能源转型既需要完全可再生,又需要拒绝化石燃料时代出现的永久增长神话。 如果化石燃料时代的结束预示着各种形式的资本主义增长的结束,那么很明显,地球上的所有生命最终都将成为受益者。
关于 Brian Tokar
Brian Tokar 是 (与 Tamra Gilbertson) 的共同编辑 气候正义和社区复兴:阻力和草根解决方案 (Routledge 2020)和六本关于环境问题和运动的书籍的作者和编辑,包括 迈向气候正义:对气候危机和社会变革的看法 (新指南针 2014)。 他是佛蒙特大学环境研究讲师,也是佛蒙特大学的长期教员和董事会成员 社会生态研究所.
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