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    2017年11月13日

    德国的能源转型政策让气候变得更糟,因为它关闭了无碳的核能力,并锁定了几十年来对燃煤的依赖,尽管在投资和补贴上有数千亿的投资和补贴。这是《2017年欧洲气候领导报告》(European Climate Leadership Report 2017)的结论,该报告衡量的是上周在德国波恩举行的由非政府组织“人类能源”会议(COP)23会议上发布的数据。

    在2011年3月,德国政府决定逐步淘汰核能,以应对日本福岛第一核电站事故后,能源转型。当时,德国从17个核反应堆中获得了大约四分之一的电力。

    《人类能源报告》于11月8日在德国城市举行的联合国气候变化会议上发表,直到11月17日。1995年,德国在柏林主办了第一次UNFCCC缔约方会议。这是波恩在2001年7月第二次主持该活动。

    一个非营利组织,由慈善捐款资助,倡导气候行动和能源获取,为人类提供能源,称“COP23东道国”是欧洲在气候变化政策上的“最糟糕的冒犯者”。它的新报告将欧洲国家的气候领导地位用官方的欧盟统计局数据和来自电力公司的独家数据进行排名。

    最大排放国

    报告称,德国是“迄今为止最大的排放国”——占欧盟(eu)、欧洲自由贸易协会(European Free Trade Association)和土耳其温室气体排放总量的18.3%,这也是为什么它们的战略“对温室气体净排放量(GHG)减排如此重要”的原因。

    报告称,德国并没有像其他大型排放国那样迅速减少碳排放——这是23个国家分析的第14个国家——而且,通过出口化石燃料产生的电力,德国显著增加了邻国电力消耗的二氧化碳强度。

    “气候领导人是拥有水力资源和强有力政策支持核能的国家,以及可再生能源。”这些国家包括瑞士(水力和核能)、挪威(hydro)和瑞典(hydro和核能)。相比之下,反核能的奥地利则支持使用化石燃料的水力发电,从而降低了其整体的气候表现。

    “那些有务实但雄心勃勃的气候和能源政策的国家,如英国,正在减少排放。”英国已经实现了2010 - 2015年欧洲温室气体排放量的最大绝对减少。一些东欧国家,如波兰、斯洛伐克和捷克共和国,近年来也大幅降低了他们的高排放水平,同时增加了他们的经济。

    进口和出口

    这是第一次,数据记录了碳排放的跨境流动。在一些国家,进口不清洁的电力会影响电力消耗的碳强度。报告强烈建议决策者考虑进口和出口。它还补充说,高百分比的新增可再生能源“不能保证”低碳排放。

    “德国不值得作为气候领袖的名声,”《人类能源》执行董事Kirsty Gogan说。然而,法国本周及时决定不强制加速其核舰队的关闭,它将继续作为最具脱碳能力的国家之一,而德国则落后于其他国家。

    “英国已经证明,有一项政策支持所有低碳源,包括可再生能源和核能,这是有可能实现的。”

    独立能源分析师、该报告的作者之一Rauli Partanen指出,该文件包括跨境电力和排放。“我们的数据描绘了一幅与通常的报告截然不同的画面,例如专注于可再生能源产能的增加。”我们发现,这些都是真正的气候领导和进步的可怜的代理人,”他说。

    《欧洲气候领导力2017年报告》提出了三项新指标,以衡量气候领导:2010年全球GDP总排放量为基线(领导人:瑞士);从2010年到2015年,对最近的净进展(领导人:英国)的绝对温室气体减排;从2010年到2015年,平均每年的脱碳率是衡量国家“绿化”经济(领导人:波兰)的速度。

    依赖煤炭

    对煤炭的依赖程度较强的国家处于报告的气候领导地位的下半部分。

    “关闭核电站的决定过早地意味着德国必须将其庞大的褐煤舰队和硬煤电厂留在未来的电网上。”德国已经在2020年的减排目标上失败了,目前没有迹象表明它在未来会做得更好。报告说,反核能的能源转型非但没有推进去碳化,而是将德国锁定在长期的碳依赖中。

    另一方面,英国是一个强有力的例子,在这个例子中,碳减排是由法律规定的。最近的气候政策行动已经开始发挥作用,最近,中国承诺到2025年关闭其燃煤机队;新燃煤电厂只能在配备碳捕获和储存技术的情况下才能建造。

    来源机构: 世界核学会 | 点击量:4
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    2010年10月19日,纽约市市政行政服务部门|

    10月19日,纽约市提交了对美国环保署的评论,抗议可再生燃料标准的任何回滚,该标准要求对生物柴油等可再生燃料的最低使用水平。生物柴油为纽约市的舰队和建筑提供了可靠和有效的燃料,并帮助减少了城市的空气污染,同时降低了温室气体的排放。纽约市继续在建筑和舰队中实施生物燃料,并呼吁华盛顿在全国范围内采取同样的措施。

    生物燃料可以在许多方面产生,包括从餐馆回收使用的油脂,以及使用诸如豆油等农产品。

    作为生物柴油领域的领导者,纽约市将扩大生物燃料的使用:

    白思豪市长签署了2016年当地法律,这是该国最雄心勃勃的生物燃料法之一。这项法律将在2034年前将所有用于加热的燃料油转换为B20。第一个阶段是在所有纽约公共和私人建筑从B2到B5生效的10月1日。

    在法律要求之前的8年里,纽约政府拥有的政府大楼将会达到这个目标,从B5到B10,有效的2017 - 18年的冬天。

    -纽约市还将首次引入可再生柴油的使用,并计划在2018年春季使用一种100万加仑的购买计划供城市机构使用。与生物柴油一样,RD利用可再生能源和天然原料来替代化石燃料。

    这些努力需要一个健康成长的国家生物柴油产业和供应商。我们反对任何在EPA上对RFS进行回滚的努力,并呼吁他们更进一步,扩大生物柴油和可再生燃料的需求。

    DCAS委员Lisette Camilo说:“通过DCAS,纽约市在每一加仑燃料中使用生物柴油来加热我们的建筑,并为我们的卡车提供动力。”“白思豪市长要求市政府在2025年前将城市运营中的温室气体排放量减少50%,我们需要一个充满活力的生物燃料产业来支持这一目标。”

    “从2005年起,纽约市的舰队开始使用生物柴油,从公园开始,然后是卫生设施,现在所有的机构包括警察、火灾和纠正,”纽约市首席舰队指挥官凯斯·克曼(Keith Kerman)说。“生物柴油已经成功地在160多种机群中使用,证明它是一个可靠的燃料,也是我们可持续发展计划的关键部分。”

    委员会的环境保护委员会主席科斯塔·康斯坦尼德斯说:“我们的国家必须在可再生燃料标准上取得进展。”清洁的燃料,如生物柴油,可以减少污染,同时创造绿色工作。我们知道这些严格的燃料标准在我们的城市是可行的,因为委员会通过了我的法案,在全市范围内增加生物柴油的使用。环境保护署不能阻止我们在可再生能源使用方面取得的进展。

    纽约市运营着北美最大的市政船队,拥有3万多辆汽车。通过市长白思豪(de Blasio)的纽约清洁舰队可持续发展努力,这支舰队也是世界上最大的替代燃料车队之一,拥有1030辆公路电动汽车、5700辆混合动力汽车,以及超过17,000个使用替代燃料的单位,包括生物柴油、天然气、电力和太阳能。

    来源机构: 麦格纳 | 点击量:4
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    2017年11月10日,意大利的意大利经济发展部公布了Strategia Energetica国家每2030人(SEN2030)2025年淘汰煤炭,代之以大量的天然气和投资175左右:30 mln基础设施,35左右在可再生能源和能源效率。氢气被排除在战略之外,尽管在截至2030年的时候,对存储和电网管理的需求从23%上升到2020年的23%。

    到目前为止,已有6个国家、州、省或市从2014年开始完全淘汰燃煤发电,另有18个国家宣布了2030年或更早的煤炭发电淘汰日期。七国集团(G7)中的三个经济体,以及总共九个欧盟国家,已决定逐步淘汰煤炭——荷兰和意大利在上月加入了该名单。印尼是近年来继印度和中国之后新建的第三大燃煤电厂。印尼也表示,将不会在其主要电网建设更多的煤炭项目。中国和印度的首都都是不含煤的地区。这两个国家都大幅削减了对新燃煤电厂的投资,以应对煤炭发电产能过剩和产能利用率下降、公众对高水平空气污染的不满,以及雄心勃勃的清洁能源目标。

    “在过去的两年里,创纪录的燃煤量已经退休,越来越多的逐步淘汰的政策意味着这一趋势将会加速。”“提高清洁能源的竞争力,煤炭的经济不佳,空气污染问题以及应对气候变化的努力,都在加速煤炭的消亡方面发挥了关键作用,”联合公司全球煤炭工厂的高级研究员克里斯汀·希勒(Christine Shearer)说。

    “尽管从煤炭中转移的进展比预期的要快,但它需要紧急加速。”为了实现《巴黎协定》的目标,所有经合组织成员国都必须在2030年前关闭燃煤电厂,因此,其他国家,尤其是德国、日本和东南亚国家,也应该效仿这一做法。”希勒说。

    来源机构: 欧洲氢能源协会 | 点击量:3
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    自2013年以来,美国六个商业核反应堆已经关闭,另有8个反应堆宣布计划到2025年退休。核电站的退休过程包括处理核废料、净化设备和设施以减少残留的放射性,这使得它比其他发电厂更昂贵、更耗时。截至2017年,美国共有10座商业核反应堆已成功退役,另外20座美国核反应堆目前处于退役过程的不同阶段。

    为了彻底分解发电厂,设施必须被解构,并重新回到绿地状态(这意味着该地点可以安全地用于房屋、农业或工业用途等用途)。核反应堆操作人员必须安全地处理任何核废物,并移除或包含任何放射性物质,包括核燃料以及辐照设备和建筑物。

    去污(DECON)是一种相对较快的拆除核反应堆的方法,包括从电厂中清除所有的燃料和设备。燃料和设备代表了该站点上的大部分辐照材料,并被移除以分离存储和去污。DECON至少可以花7年的时间,并允许土地相对快速地重新使用。

    安全储存(SAFSTOR),也称为延迟拆除,涉及到包含和监测反应堆和设备,直到辐射降至安全水平。SAFSTOR时间表允许长达50年的遏制,然后再进行10年的净化。SAFSTOR方法的时间较长,可以使一些放射性污染降低到安全水平,减少必须处理的放射性物质的数量,从而降低整个退役成本。运营商也有更多的时间来获得资金,以支付在SAFSTOR过程的较长时间框架下的退役过程。

    第三种技术,被称为昆虫,包括永久地将整个遗址埋葬在混凝土中。这种方法在美国并不适用于商业反应堆,但在其他国家也有使用。例如,乌克兰的切尔诺贝利4号反应堆被埋在一个用来防止辐射泄漏的钢筋掩体里。

    退役战略通常是基于现场的污染程度,消除辐照材料的容易程度,以及移除设备和清除现场污染的成本。操作人员也可以选择实施这两种方法,使用DECON快速拆除和清除部分设施,而其他部件则留给SAFSTOR。在这两种情况下,运营商都必须在冷却池或干燥的桶里储存乏燃料。

    在建造过程中,每一个工厂经营者都要通过一个基金来支付退役过程。根据世界核协会(World Nuclear Association)的数据,大约三分之二的美国核反应堆退役总成本已经被收集。然而,当反应堆提前退休时,资金短缺可能会给电力公司带来额外的费用。

    当美国核管理委员会(NRC)确定拆除过程是按照在退役过程开始时由操作员提交的计划执行时,就会考虑到拆除过程。最后的辐射测量必须证明反应器设施和地点适合于释放。

    美国最近退役的反应堆之一是位于康乃狄格州中部的619兆瓦的Haddam Neck工厂,该工厂于1997年关闭,并使用DECON方法退役。Haddam Neck的退役在2007年完成,总成本为8.93亿美元。

    最近,威斯康星州东部的556兆瓦Kewaunee核电站在2013年关闭。Kewaunee的运营者,自治权,使用SAFSTOR方法预计总成本接近10亿美元,并估计直到2073年才能完成工作。

    ——文章发布于2017年11月17日

    来源机构: 美国能源情报署-新能源 | 点击量:2
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    有机共轭聚合物在生产高效、大面积、柔性有机电子产品的前景下,在全球范围内仍受到广泛关注。有机半导体的潜在应用包括有机场效应晶体管(OFETs)、有机体积异质结有机太阳能电池(OPVs)、有机发光二极管(OLEDs)和有机传感器等。然而,带超宽带宽的共轭聚合物(如> 2.2eV)通常表现出非常低的功率转换效率。

    最近,WAN刘晓波教授领导的研究小组从青岛生物能源和生物处理技术研究所(QIBEBT),中国科学院(CAS),宣布他们合成一种新型共轭聚合物与超宽能带隙,这显示将阳光转化为电能的效率很高,也表现出一个非常有趣的电荷转移行为。

    这部小说聚合物是基于一个关键内酰胺受体构建块,即dibenzonaphthyridinedione(DBND),可通过isoindigo的异构化,合成一个众所周知的色素。他们发现共轭聚合物基于o -烷基化DBND,显示光电转换效率(PCE)高达6.32%。这种高的PCE是在没有添加剂或退火过程的情况下得到的,在较厚的活性层中几乎没有衰变,而且对活性成分的重量比率没有多少敏感性。这些优点使基于DBND的聚合物成为可加工的大型串联或三元opv的潜在材料。(化学。板牙。,2016)。

    他们还发现,这种奇妙的性能受到中枢氟化位置的强烈影响。基于para -氟化DBND聚合物的OPV设备表现最好的PCEs达到6.55%,而基于邻氟化聚合物的PCEs只有不到2%的PCEs,尽管这两种聚合物都有相同的带隙,similiar HOMO/ LUMO能层和扭转角。这些结果表明,在聚合物基体上对氟化位置的控制可能对OSC性能的结果产生了深远的影响,应该更加关注未来的共轭聚合物的设计,为更好的OSC设备设计。(化学。板牙。,2017)。

    更有趣的是,他们发现在DBND上的烷基化位置的变化强烈地影响了相应聚合物的电荷载体的流动性。虽然带有侧链分支点一个原子接近主链,N-alkylated DBND聚合物显示了更高的空穴迁移率(0.55厘米2 V−1 s−1),O-alkylated异构体的近100倍。结果表明,n -烷基化共轭聚合物与邻烷基化共轭聚合物的主要区别在于它们的极性不同,而极性更倾向于更紧密的链间包装,从而使低阻的o -烷基化过程受到抑制。

    ——文章发布于2017-11-10

    来源机构: 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 点击量:4
  • 6   2017-11-22 NASA测试原型Kilopower反应堆 (编译服务:可再生能源专项服务)     
    摘要:

    2017年11月17日

    美国国家航空航天局(NASA)将于本月开始测试使用铀燃料的斯特林发动机,以便在未来的火星任务中使用。这项技术已经作为Kilopower项目的一部分被开发出来。

    Kilopower反应堆可以生产1 - 10千瓦的电力,持续10年甚至更长时间。原型动力系统采用固体、铸铀235堆芯。反应堆热量通过被动的钠热管转移,然后用高效的斯特林发动机将热量转化为电能。这样的引擎利用热来制造压力,使活塞与发电机耦合,从而产生电能。

    美国国家航空航天局位于克利夫兰的格伦研究中心(Glenn Research Center)管理着Kilopower项目的所有阶段,从设计和建造硬件,到阿拉巴马州亨茨维尔NASA马歇尔太空飞行中心(Marshall Space Flight Center)的贡献,通过开发测试计划和运行测试。美国国家核安全管理局(NNSA)位于田纳西州橡树岭的Y12国家安全中心正在提供反应堆核心。

    美国国家航空航天局正在与美国能源部内华达国家安全部门合作,进行测试,该测试将在明年年初继续进行。Kilopower的硬件将经历一个长达28小时的全功率测试。

    首席研究员马克·吉布森说:“即将到来的内华达测试将会回答很多技术问题,以证明这项技术的可行性,目标是将技术水平提高到5级。”他补充说,“这是一个真空环境下的面包板测试,在相关的条件下操作设备。”

    项目负责人帕特里克·麦克卢尔Kilopower工作在洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)说:“一个空间核反应堆提供能量密度高的电源能够独立运行的太阳能或取向,和操作的能力在极其恶劣的环境中,比如火星表面。”

    LANL首席反应堆设计师戴维·普斯顿(David Poston)补充道:“我们正在测试的反应堆技术可能适用于多个NASA任务,我们最终希望这是裂变反应堆的第一步,以创造出一个真正雄心勃勃、鼓舞人心的太空探索的新范式。”简单对于任何一流的工程项目来说都是必不可少的——不一定是最简单的设计,而是通过设计、开发、制造、安全和测试找到最简单的方法。

    美国国家航空航天局空间技术任务理事会的能源和能源存储主要技术的Lee Mason说:“Kilopower测试项目将使我们相信这项技术已经为太空飞行的发展做好了准备。”我们将检查分析模型,以验证硬件的运行情况。

    太空任务需要可靠的、持久的动力源,一旦它们进入太空,并进行动力实验和设备,它们都将用于推进。放射性同位素热电发生器(RTGs)已被广泛应用于卫星和其他太空飞行器如火星探测车“好奇号”上的电源。然而,几乎所有的RTGs通常都是由钚- 238驱动的,现在供应不足。

    梅森说:“我们正在努力做的是给太空任务提供一个超过RTGs的选项,而RTGs通常能提供几百瓦左右的电能。”我们在火星上所做的所有伟大的事情,以及我们在这个星球上需要做的事情,最大的不同就是力量。这项新技术可以提供千瓦时,并最终能提供数百千瓦,甚至兆瓦的电力。

    来源机构: 世界核学会 | 点击量:4
  • 7   2017-11-22 升级允许继续运行的Ringhals单位 (编译服务:可再生能源专项服务)     
    摘要:

    2017年11月17日

    一些sek9亿(1.07亿美元)将用于在瑞典的Ringhals核电站的3号和4号机组上安装独立的核心冷却系统。这项法律要求的安全升级将使这两个反应堆能够在2020年以后继续运行。

    Vattenfall在Forsmark和Ringhals的反应堆已经经历了一个全面的现代化计划,允许它们一直运作到20世纪40年代中期。然而,2014年10月,瑞典辐射安全管理局表示,到2020年,所有操作的瑞典反应堆都必须安装“坚固耐用的装置,包括电力供应和抽水系统,以及独立于现有紧急冷却系统的外部水源。”这就需要在反应堆建筑内部进行深入的工程,并且可能是它的主要冷却电路。

    在Ringhals 3号和4号上安装独立的核心冷却系统的决定于今天由Ringhals AB和Vattenfall的董事会决定。

    Vattenfall公司的负责人Torbjorn Wahlborg说:“这是一个非常积极的决定,这意味着在未来很长一段时间里,Ringhals公司将继续供应气候智能型电力。”在此之前,为了满足电力市场的激烈竞争,正在采取必要的措施提高效率。

    他补充道:“随着独立核心冷却系统的升级,我们正在为已经安全的工厂增加一个安全系统,我们现在可以计划在未来几十年继续运营。”

    Vattenfall的董事会在2016年6月决定在Forsmark的三个沸水反应堆中安装独立的核心冷却系统,该公司持有该公司66%的股份。当时,Vattenfall指出,在福斯马克的三个反应堆中安装系统的项目“将需要数年时间,并计划不影响能源生产”。

    对1号和2号的订正关闭日期

    2015年4月,Vattenfall公司宣布,由于盈利能力下降和成本增加,该公司决定在2012年至2020年关闭Ringhals 1和2,而不是之前计划的2025年。Vattenfall拥有该公司70.4%的股份。

    今年9月,Vattenfall表示,它将限制未来对该单位的投资,这实际上意味着它们将无法在2020年以后运营。下个月,它确定的Ringhals 2号将于2019年6月退役,并于2020年6月退役。

    在今天的董事会会议上,绿根公司董事会决定将两座反应堆的运行时间延长至多6个月。第1和第2单元将分别于2020年12月和2019年12月关闭。它指出,任何一个单位的行动都不会有进一步的扩展。

    该公司的首席执行官比约恩·林德(Bjorn Linde)表示:“通过延长运营周期长达6个月,我们可以利用我们已经购买的核燃料,而不是将其直接投入到计划的最终储存库中。”对于瑞典的发电和气候来说,这个扩展是有利可图的。

    来源机构: 世界核学会 | 点击量:5
  • 8   2017-11-22 美国测试反应堆恢复运行 (编译服务:可再生能源专项服务)     
    摘要:

    2017年11月16日

    美国能源部爱达荷国家实验室的一个测试反应堆在经过20多年的待命后,于昨日重新启动。在极端情况下,用于测试核燃料和材料的临时反应堆测试设施(TREAT)自1994年关闭以来一直没有运行。

    治疗可以产生比商业反应堆中所发现的能量大五倍以上的能量。这使得在极端条件下的燃料性能——例如模拟的事故情况——被研究。

    核能的首席副助理部长Ed McGinnis说,能源部在INL恢复临时测试能力的决定是它重振美国核能能力的一部分。

    他说:“通过投资创新的燃料循环基础设施,我们可以推动核能成为清洁、有弹性的电力的关键来源,并保持美国在发展先进核技术方面的领导地位。”

    能源部在2013年提议重新建立对核能进行短暂测试的能力,以帮助开发新的、先进、更安全、更高效的反应堆燃料。随后,它决定重新开始治疗。在完成了广泛的检查、整修、评估和评估方案后,反应堆恢复了运行状态,并在昨天的低功率运行中达到顶峰。恢复行动比原计划提前了12个月,比原先估计的7500万美元少了近2000万美元。

    这是INL材料和燃料复合材料的一部分,这是一个与核能电力系统有关的先进技术的测试中心,从1959年开始运行,产生数千个瞬时脉冲,直到1994年关闭并保持待机状态。简单,自我限制,空气冷却的反应堆,产生100夸t的稳态功率,峰值瞬时功率为19 GWt。放置在反应堆中的测试组件可以在假定的反应堆事故条件下实时监测,使科学家能够确定在核反应堆中燃料和材料的适当安全限制。

    INL现在将为常规操作做好准备,并将于2018年开始对核燃料进行短暂测试。

    来源机构: 世界核学会 | 点击量:4
  • 9   2017-11-21 聚变能的不确定的未来 (编译服务:可再生能源专项服务)     
    摘要:

    一个正在建设的巨型反应堆试图实现净能源的增长,但一些精明的初创企业可能会先到达那里。

    核聚变长期以来被认为是未来清洁能源的来源,但到目前为止还未能实现这一承诺。尽管在1945年第一次核裂变爆炸和第一个由核电站驱动的电灯泡之间只有3年的时间,但自从1952年第一次核聚变爆炸以来,它已经65年了,没有任何电子可以显示。

    一部名为“让光有光”的新纪录片解释了融合的历史和承诺,并提供了融合技术、金融和政治挑战的第一手资料。《让光明》最近在南方电影节上首映,并将在未来几周内得到更广泛的发行。这部纪录片是由蒙特利尔的Mila aung - thwin撰写、指导和制作的,这部纪录片展示了在一个盒子里创造一颗人造恒星的努力。“我想拍一部关于能源未来的电影,比太阳能和风能更重要的是,”aung - thwin说。

    对于未来发电来说,聚变反应堆有其独特的优点。与传统的核反应堆不同,聚变反应堆无法融化,也不会产生可被武器化或需要特殊处理的放射性物质。聚变反应堆的安全性和环境问题是最小的,而燃料所需的氘和锂可以从海水中提取。一个核聚变发电厂可以,在愿望中,建立在一个有竞争力的资本成本,而且几乎没有投入成本超出运营费用。

    聚变能是在高温等离子体中产生的,小原子通常以氢较重的氘同位素开始,被融合成更大的原子。核聚变的资金,目前每年约4亿美元,美国能源部预算的缩减,在20世纪70年代末期的能源危机中达到顶峰。当时,聚变反应堆在实现净能获得所需的条件方面取得了重大进展,在这种情况下,聚变反应比用于制造和维持聚变反应的能量更多。通过将等离子体温度、密度和限制时间(即劳森标准)的乘积增加一倍,聚变研究确实取得了与摩尔定律相当的进展。然而,要取得更大的进展,聚变反应堆需要非常大。

    托卡马克结束了所有的托卡马克

    托卡马克(一种俄罗斯缩略语的缩写词)最初是苏联的想法,但后来在美国、欧洲和日本等许多地方都被采用。托卡马克是一个空空如也的空间,被磁铁包围着。环形的等离子体被包含在其中心轴周围的中空核心中。1985年,在里根和戈尔巴乔夫的握手过程中,国际热核实验反应堆(ITER)被称为国际热核实验反应堆(ITER)。ITER正在被设计和制造来生产、维护和研究未来聚变发电所需的等离子体。

    大到足以保证净能量增益的融合,ITER将有足够的控制系统和传感器来充分描述几乎可以想象的等离子体形状,可以用来产生核聚变的能量。一旦了解了等离子体的特性,每个签约国就可以利用ITER所获得的知识,建造更小、更简单的实用反应堆。

    ITER不仅是迄今为止最大的核聚变反应堆,而且很有可能是史上最雄心勃勃的工程项目,也是人类有史以来最复杂的机器。随着包括欧盟、美国、俄罗斯、中国、印度、日本和韩国在内的合作伙伴(伊朗也想加入),ITER被证明是一种政治和后勤上的挑战,这可能是国际合作的一种,特别是这种长期的合作。不幸的是,预算和进度超支都反映了这一现实。ITER目前的预算是180亿美元(没有人确切地知道),第一个等离子体预计在2025年,而氘-氚的预期核聚变反应直到2035年才会开始。很明显,这个时间表可能会继续下滑,特别是如果ITER的资金不足的话。

    美国对ITER的资助是针对国内贡献的,比如中央电磁线圈,一个由通用原子提供的超导磁体。其他关键的美国提供的子系统包括冷却水系统、真空抽运系统和一系列诊断设备。在美国政府每年用于核聚变研究的大约4亿美元中,大约一半的资金用于ITER开发。然而,联邦融合预算被削减到3亿多美元,目前ITER的预算请求仅为6300万美元;到目前为止,参议院还没有在预算中拨款。

    没有美国的参与,ITER的不完成或ITER的成功将不会得到资助。由于加拿大长期以来一直在退出,英国也在考虑这样做,而美国也没有为其承诺提供资金,ITER的未来绝不是安全的。ITER是商业化融合所需的关键垫脚石。如果我们把它拉下来,我们将在30到35年的时间里拥有一个干净的、丰富的能源。如果我们不为核聚变提供资金,我们就有可能为后代挡住这条道路,”ITER的物理学家马克·亨德森说。

    融合创业

    与他们的政府支持的兄弟们不同的是,他们的基本目的是等离子物理研究,融合初创企业的重点是为发电提供实用的反应堆。总部位于不列颠哥伦比亚省的Burnaby公司正在研制一种聚变反应堆,它使用的是类似托卡马克的环形等离子体设计。与围绕等离子体的巨大磁体阵列相反,一般的聚变在等离子体中围绕着液态铅-锂的旋涡涡旋。包含旋转铅锂的金属容器将被一个活塞阵列包围。这些活塞会以一种协调的方式压缩液体,然后将等离子体压缩到一个足够高的密度,以维持聚变反应。

    等离子体是否会像它所需要的那样,被液体的铅锂包围和挤压,还有待观察。然而,如果一般的聚变能够解决如何通过核聚变来持续加热液态铅-锂,那么通过热交换器来产生电能和过程的热量的挑战应该是相对简单的,因此一个实际的发电厂应该很快就会出现。

    如果通用核聚变的液态铅概念听起来很大胆,那么一个更激进的想法正被山脚系列,CA的三阿尔法能量所追求。和一般的核聚变一样,Tri Alpha Energy的理念是基于1970年代开发的技术,在很大程度上仍未被开发,现在正在推进高速计算和精确控制的优势,这些技术在40年前是不可用的。与托卡马克相反,Tri Alpha Energy的船使用磁场反向配置(FRC),这也是一种磁约束装置,但在该装置中,没有中央通道(托卡马克百吉饼的“洞”),磁场线就被包含在该容器中。

    如果托卡马克等离子体的形状像一个圆环,那么Tri - Alpha能量的等离子体就像毯子里的猪的毛毯部分。高盛(Goldman Sachs)、保罗•艾伦(Paul Allen)的伏尔甘(Vulcan)、洛克菲勒(Rockefeller)的Venrock、以及俄罗斯的Rusnano(俄罗斯的Rusnano)等公司,都拥有5亿美元的承诺资本,这可能是唯一一个不能声称资金不足的核聚变项目。他们的最新机器已经被拆除,为他们的下一代机器提供零部件,这台机器的价格预计为2亿美元。

    “三阿尔法能量”概念的大胆,部分来自于所追求的硼-氢聚变固有的困难。这种聚变反应的数量级比托卡马克等离子体设计(例如ITER和General fusion)的氘-氚聚变更难实现。从这个角度来看,太阳中心的温度大约是2700万(1500万摄氏度);虽然ITER的等离子体可以看到约2.7亿的温度,但三阿尔法能量预计等离子体的温度约为50亿,超过太阳核心的200倍。尽管有这些令人难以置信的高温,硼-氢聚变有一个明显的优势,即不释放任何令人烦恼的高能中子。如果能开发出合适的能量捕捉系统,理论上可以将产生的装置用于发电的直接能量转换。

    其他核聚变初创公司也在追求独特的反应堆设计。华盛顿的Helion能源公司筹集了大约2000万美元,其中包括美国能源部和国防部。Helion能源公司正在建造第五个原型,希望第一个能实现能源平衡,并计划随后开发一个50兆瓦的直接能量转换装置。英国托卡马克能源正在采取一种更为传统的方式,通过小型化托卡马克技术。Tokamak能源公司最近在他们的最新原型机中实现了第一个等离子体,并计划到2030年实现商业规模的融合。洛克希德马丁公司(Lockheed Martin)和初创企业聚焦融合(Focus Fusion)等其他公司也在追求自己的理念。

    虽然每个单独的融合计划成功的概率都很小,但概念的多样性增加了其中一个获得净能量增益的可能性。在大型托卡曼(tokamaks)以外的广泛的融合研究中,资金不足的后果是,一个潜在的成功的融合能源的途径被忽视或忽视。正如“聚焦融合”(Focus Fusion)的埃里克•勒纳(Eric学习者)在《让光明》(Let There Be Light)中所指出的那样,尽管他不能证明他的方法行得通,但没人能证明它不会成功,也没有人知道哪种方法最能导致实际和经济的融合。

    最终,ITER和其他研究项目之间的竞争,以及初创企业是一个友好的竞争。尽管他们可能会争夺资金,但核聚变研究共同体必须通过合作来推进科学。“我们的模型告诉我们,ITER将获得净能源收益,但我想要一家初创企业先到那里。”最终,我想要掌握融合,”亨德森补充道。

    融合投资

    尽管有了核聚变的承诺,投资者对技术风险以及他们所需要的承诺的长期性质也可以理解。即使是乐观主义者也会承认,在20年内,我们将不会看到任何与电网相连的聚变动力,可能的例外是一两个示范设施。鉴于这一现实,投资者仍在密切关注融合初创企业。如果核聚变的等离子体物理挑战能够被解决,那么剩下的工程和经济挑战应该相当简单,特别是对于像通用核聚变这样的技术,它可以很好地应用于现有的网格连接和过程热应用。

    一旦融合技术展示了净能源收益和商业可行性,第二波投资将会进入。这种第二波投资的金融风险更多地依赖于工程和商业化,而不是技术可行性,因此早期投资者可能会看到这一点。“在莱特兄弟第一次飞行之前,核聚变就像飞机一样,”通用核聚变的创始人兼首席科学家米歇尔·拉伯格说。Laberge补充说:“一旦有人展示如何做到这一点,兴奋就会上升,然后投资就会滚滚而来,但现在融合的兴奋并不多。”

    那些参与“让光明”的人希望这部电影能提高人们对融合的认识,以确保它仍在我们的长期计划中。核聚变最终产生的实际发电依赖于我们对聚变研究的集体兴趣和投入。如果最可怕的气候模型确实是正确的,我们物种的长远未来可能取决于它。今天把更多的筹码放在融合表上似乎是一种明智的选择。

    ——文章发布于2017年10月23日

    来源机构: 替代能源新闻 | 点击量:5
  • 摘要:

    在本研究中,研究了相对湿度对聚合物电解质膜(PEM)燃料电池阴极气体扩散层(GDLs)的高电流密度对液水积累和质量传输阻力的影响。采用同步x射线照相法测量过平面液体含水饱和度分布,同时对氧输运阻力特性进行限制。在进气阴极反应物相对湿度的实验中,当燃料电池达到极限电流时,在流场附近的GDL区域中,可以持续观察到高局部饱和(> 0.6)。高的土地饱和是当地温度下降的可能迹象。在GDL(即不包括MPL)的碳纤维衬底部分中,流场通道附近区域的液态水体积相对于靠近陆地区域的水量一直较小。我们观察到,随着阴极进口相对湿度的增加,GDL的液态水饱和度增加,而与之对应的总氧传输阻力较小。

    ——文章发布于2017年11月1日

    来源机构: ScienceDirect的《Renewable Energy》 | 点击量:4