據新華社、央視新聞等報道，當地時間12月13日，美國能源部宣布，其下屬的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室科研人員首次在核聚變反應中實現了“凈能量增益”，即核聚變反應產生的能量大于促發該反應的鐳射能量。報道稱，這一“重大科學突破”將為國防及清潔能源未來發展奠定基礎。
邁出第一步
美能源部在聲明中介紹，12月5日，科研人員在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室“國家點燃實驗設施”進行了歷史上首次可控核聚變實驗，并展示了慣性約束核聚變的最基本科學原理。研究人員用激光束摧毀了一顆微小的氫燃料顆粒，向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，最終產生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，產生的能量比投入的能量多50%以上。
“國家點燃實驗設施”資料圖/來源：美聯社
據介紹，判斷是否“實現可控核聚變”的標準在于看核聚變裝置輸出的能量與輸入的能量的比例，即Q值。如果Q≤1，即產出的能量不及輸入的能量，對于科學研究仍有意義，但核聚變還是在耗費其他能源來源，顯然無法為人類提供能量。如果輸出的能量超出輸入的能量，則Q>1，核聚變理論上被認為“實現了”，這意味著核聚變可能可以開始為人類提供能量。
不過，僅能夠設計出一種能量增益的聚變反應，并不意味著人類發電方式的任何有意義的變化即將到來。業界專家表示，只有當Q達到10，核聚變才有商業價值，美國相關研究機構的此次成果雖只是階段性成果，但確實實現了人類可控核聚變研究的重要突破。
對此，美能源部表示，要實現將方便、可負擔的慣性約束核聚變技術應用于為家庭和企業發電的目標，仍需要進行大量先進的科學和技術實驗。美能源部正在重啟一項慣性約束核聚變發展計劃，并將與私營部門合作，推動核聚變商業化的快速發展。
船舶也探索
其實，除美國外，近年來包括中國、日本、韓國等在內的不少國家都在加快推進可控核聚變的研究工作，而將核聚變反應堆應用到船舶上的研究也在進行。去年11月，《日本海事新聞》就曾報道，1型配備核聚變反應堆的2萬TEU超大型集裝箱船的概念設計已完成，該型船由日本郵船株式會社、日本造船聯合（JMU）以及DNV等合作研發。
根據當時報道，該型船以2萬TEU型集裝箱船為設計原型，核聚變反應堆安裝在生活區下方，并在該區域附近設置了一個由熱交換器、蒸汽輪機和發電機組成的蒸汽設備。其核心裝置主要包括核聚變發動機、燃料供應系統等系統。為此，該型船的機艙空間被進一步擴大，可裝載的集裝箱數量約為19338TEU。
通用聚變公司正研發的核聚變反應堆/來源：《日本海事新聞》
在推進系統方面，該型船的雙螺旋槳由安裝在后機艙的6臺電動機驅動，生活區下方還安裝了輔助動力裝置，以協助核聚變系統進行冷啟動。該型船計劃搭載的核聚變反應堆很可能采用加拿大通用聚變公司（General Fusion）正在研發的磁化靶聚變（MTF）技術。該技術是介于磁約束聚變與慣性約束聚變間的一種新型聚變途徑，主要優點在于應用該技術的核聚變反應堆體積小、成本低、建造周期短。
該型船航速約為28節，建成后能以最小的成本進行升級優化，可進一步提高航速至30~35節，從而減少運輸時間，增強運輸能力。分析認為，預計該型集裝箱船投入運營5年后的累計成本明顯低于采用傳統燃料動力的集裝箱船，預計15年后將節約成本10億美元。
裂變未放棄
此前，人類利用核動力主要依靠核裂變來獲取能量。1958年，美國實驗性商船“Savannah”號首先采用了核動力。此后，聯邦德國、日本、蘇聯等國也分別建造了核動力商船。
“Sevmorput”號資料圖/來源：robindesbois.org
根據公開資料，目前除軍用艦艇和破冰船等船舶外，全球唯一的核動力商船是俄羅斯的核動力箱船“Sevmorput”號。該船由烏克蘭的Zaliv造船廠于1988年交付，在2012年被停止使用后，又于2016年重新投入運營，主要承擔俄北極基地人員及貨物運輸等任務。
去年6月，韓國三星重工宣布，將與韓國國家原子能研究院聯合研發搭載小型模塊型熔鹽燃料反應堆的核動力船舶。熔鹽燃料反應堆是核裂變反應堆的一種，也是第四代核反應堆中唯一的液態燃料反應堆，其主要特征是使用熔融的混合鹽同時作為核燃料載體和反應堆冷卻劑。
今年11月，韓國現代重工集團的造船業務控股公司韓國造船海洋宣布，與比爾·蓋茨創建的美國核能技術企業泰拉能源公司正式簽署投資合同，將向泰拉能源公司投資3000萬美元，以加強在新一代核能技術領域的合作。根據協議，韓國造船海洋將利用其子公司在核能領域的經驗，與泰拉能源公司合作探索新興業務機遇，致力研發海上核電、核動力船舶等技術，搶占市場先機。
據了解，泰拉能源公司擁有小型模塊化反應堆（SMR）技術，曾開發第四代核反應堆技術的鈉冷快堆技術。該技術使電力生產過程中不排放溫室氣體，核泄漏、爆炸事故危險低，因此，已成為備受關注的環保能源技術。
注：封面為資料圖/來源：美國能源部
來源：中國船舶報 Dennis Marr
