據讀賣新聞5月19日報道,為實現有望成為下一代能源的核聚變發電,日本政府決定大幅擴建國家三大核心研究機構。約100億日元將被用于開發技術驗證所需設備,包括檢查發電設備耐久性的裝置。政府還計劃鼓勵企業積極運用該技術,助力企業在國際競爭中占據優勢,并著眼于其商業化發展。

核聚變是發生在太陽內部的反應,原子核結合能產生巨大能量。據稱,一克核聚變燃料產生的能量相當于燃燒八噸石油。與涉及核裂變鏈式反應的核能發電不同,核聚變失控風險較小,安全性較高。同時,它作為無碳能源,發電過程不會排放二氧化碳,目前世界各地的開發競爭正日益激烈。
依據反應方式差異,核聚變發電主要有三種方法。在日本,量子與放射科學技術研究所(QST)、國家核聚變科學研究所、國家自然科學研究所和大阪大學激光工程研究所,在每種方法的開發中均發揮核心作用。不過,這些機構目前仍處于實驗階段,尚未具備實際應用前景。
為解決這一問題,日本文部科學省和內閣府將在本財年斥資約100億日元,擴建包括QST的六所村聚變能源實驗室在內的三個機構設施,加快推進各項技術論證,爭取早日實現實用化。具體而言,將安裝設施測試將產生的能量轉化為熱量的設備的耐久性,還計劃改進加熱燃料的激光照射裝置。
近年來,國內外涌現出眾多致力于實現核聚變發電商業化的初創企業,私人資金也開始進入此前由政府主導的研發領域。尤其在美國,吸引巨額投資的龍頭企業發展迅速。
為促進產業發展,日本政府將有償向民間企業開放擴建后的核心設施,用于企業難以獨自完成的大型設備實驗,以及演示維持長時間核聚變反應所需的技術。
關于核聚變發電,政府將很快修改旨在實現國內商業化的國家戰略,計劃將實現目標日期從“2050年左右”提前至“2030年代”。由于實現這一目標需要私營部門的力量,核心機構將成為產學研合作的中心。
近年來,全球參與核聚變發電開發的新興企業不斷增多,日本也涌現出多家此類企業。擴大核心研究機構規模并向民間開放,旨在將核聚變發展成為新興產業,從而在國際競爭中取得優勢。
核聚變發電是先進技術的復雜組合,控制核聚變反應的設備要求加工精度達到萬分之一以下,部分部件還需耐幾千度高溫。其發展需要大規模資金投入,在美國,一家旨在2030年代初實現商業化發電的初創公司已籌集超20億美元資金,而日本投資規模較小,無法自行組裝大型實驗設備。
日本核聚變發展的傳統重點是國際熱核聚變實驗反應堆(ITER),該反應堆由日本、美國、歐洲和其他國家在法國建造。然而,由于發現缺陷,該計劃被推遲,目前計劃于2034年開始運營。
核聚變發電是將燃料氘或氚加熱到1億度以上,發生核聚變反應,將產生的能量轉化為熱能,進而產生電能。其反應堆類型包括利用超高溫等離子體進行反應的“托卡馬克型”和“螺旋型”,以及用激光加熱燃料的“激光型”。