论文部分内容阅读
眼下，比尔·盖茨正有一项占用他大量时间的工作：为其参与的新型核反应堆试验工厂选址—而这一工厂极有可能将建在中国。
2010的TED大会上，盖茨宣布，他的工作重心已经转移到了能源和环境领域，而且他还有一个疯狂的想法：利用核废料发电。
在当时的能源研究领域，这几乎被当做是天方夜谭。但时隔4年，盖茨在2014年年末再次谈及这一项目，并向全世界证明他当时并不是信口开河：该项目正在筹备中，一旦建成，发电量可供美国使用800年。
其实，整个项目是通过一家名叫TerraPower的创业公司实现的。该公司的创始人是盖茨在微软的同事，前CTO Nathan Myhrvold。这家小型创业公司的员工由数十名工程师、物理学家和核研究方面的专家组成。
尽管有盖茨保证，但至今为止，TerraPower的研究成果仍然遭遇着业内及包括《纽约时报》在内的媒体的广泛质疑。《纽约时报》甚至有些戏谑地调侃TerraPower正在进行一项“永无止境”的项目。
“事实上，从TerraPower创建之日开始，我们就有详细的计划表。而目前我们正在按部就班地展开工作，到2020年代中旬，我们的反应堆模型就会上线。这会是一个非常有效率的计划。”TerraPower高级技术顾问Roger Reynolds对《第一财经周刊》说。
他的自信源于TerraPower目前已从理论上找到了实现核废料发电的答案。
在一般的核反应过程中，铀235的使用量在3%至5%之间，而在燃烧浓缩的进程中，铀238作为一种纯的核废料会相应产生。它在反应堆中的一部分会逐渐转化为钚，用以作为辅助燃料使用。但由于用量不大，绝大多数的钚不会被燃烧，最终成为废料。
为了避免钚被剩下，TerraPower设计了一种新型反应堆：铀238的使用比例几乎被提升到100%，仅使用极少量的铀235，这样就可以将更多的铀238转化为钚，然后作为燃料使用。根据TerraPower的说法，这种方式可以被抽象地理解为“引燃一根木炭仅需要比以往少得多的打火机油”。
使用核废料发电的最大好处便是减少全球范围的碳排放。这也是盖茨施行这个项目的初衷，他在2010年时曾提出，要到2050年实现全球碳的零排放。尽管风能、太阳能等新能源的使用同样可以在一定程度上使碳排放问题得到减缓，但从持久性、规模性和稳定程度等方面看来，核废料可能是更为可靠的新能源。
“气候变坏意味着贫困地区的人们将会多年遭受农作物生长问题的困扰，因为没有足够的降雨量，而气温又在持续上升。”盖茨曾在2010年的TED大会上说。他相信解决能源问题，是改善气候、环境，甚至贫穷的极其重要的手段。
“找到方法利用技术来解决贫困问题是TerraPower最基本的使命。而最有效和可持续的方式就是为那些贫穷的人们提供使用能源的途径，以加速经济发展。这意味着世界需要丰富、性价比高、同时也非常安全的能源。”Reynolds也说到。
核废料发电或许能让一切都变得简单：你只要提前设置好核反应堆和它的反应炉，等它们开始燃烧，就可以让它们就那样持续运行着—不仅是全美，甚至可以供应全球的电量。
TerraPower认为，它目前正在进行的工作还将有利于降低全球面临的来自核武器的威胁。
2011年的日本福岛核事件所带来的负面影响至今尚未完全消散。人们对于国家与国家之间的力量角逐始终保持观望且担忧的态度，谁都不知道哪个国家是否秘密研发了核武器。想到某些国家能够找到适当的理由生产核武器，或存储能够生产出核武器的原料，就足以导致人心惶惶：这些潜在的可能性会让地球上的所有生命都遭受到不可估量的威胁。
由于TerraPower的计划简化了整个核电燃料的燃烧过程，以前留下大量的钚现在完全都可以用来发电。所以那些以往通过从反应堆燃料中提取钚来制造核弹的国家，也就不便再以国家安全、民用计划或其他理由去大量提取使用那些钚了。
不过，在美国建造一座反应堆雏形的成本大约在50亿美元左右，而目前TerraPower为这个项目才筹集了数千万美元的资金。
盖茨的想法是把建造地点转移，然而此前他遭到了多数国家的拒绝。事实上，中国也曾是拒绝盖茨的国家之一，但最近，中国似乎开始对该项目表现出浓厚的兴趣。目前中国建造的核反应堆达29座，占全球反应堆总量的40%。
尽管它身后有着盖茨，依靠一家创业公司自身的力量还是远远不够。
TerraPowe在研发上遭遇的最大的问题来自于材料和燃料—核反应堆需要一个新的燃料设计，以及新的钢铁构造。
新型核废料燃烧需要在反应炉中存放30年之久，而当前仅能够实现不超过6年。研发制造出能够持续承受中子撞击30年的反应炉材料，是个极其艰巨的任务。在整个研发过程中，TerraPower求助了包括Idaho国家实验室、AREVA、日本的Kobe钢铁、Carpenter钢铁和Veridiam等大约80家专业公司和机构，来帮忙进行各方面的扩展测试。
有乐观的评论家指出，该项目到2030年有可能实现商业化，但实际情况如何尚不可知，就连盖茨也不能为此担保。
但这个领域涌现出的新玩家和竞争对手，却在某种程度上证实了TerraPower至少在“废物利用”这个研发方向上很有可能是正确的。比如通用原子公司就正在研发一个叫做“能量倍增器”（Energy Multiplier）的反应堆模块，其主要燃料构成就是核废料或贫化铀。
2010的TED大会上，盖茨宣布，他的工作重心已经转移到了能源和环境领域，而且他还有一个疯狂的想法：利用核废料发电。
在当时的能源研究领域，这几乎被当做是天方夜谭。但时隔4年，盖茨在2014年年末再次谈及这一项目，并向全世界证明他当时并不是信口开河：该项目正在筹备中，一旦建成，发电量可供美国使用800年。
其实，整个项目是通过一家名叫TerraPower的创业公司实现的。该公司的创始人是盖茨在微软的同事，前CTO Nathan Myhrvold。这家小型创业公司的员工由数十名工程师、物理学家和核研究方面的专家组成。
尽管有盖茨保证，但至今为止，TerraPower的研究成果仍然遭遇着业内及包括《纽约时报》在内的媒体的广泛质疑。《纽约时报》甚至有些戏谑地调侃TerraPower正在进行一项“永无止境”的项目。
“事实上，从TerraPower创建之日开始，我们就有详细的计划表。而目前我们正在按部就班地展开工作，到2020年代中旬，我们的反应堆模型就会上线。这会是一个非常有效率的计划。”TerraPower高级技术顾问Roger Reynolds对《第一财经周刊》说。
他的自信源于TerraPower目前已从理论上找到了实现核废料发电的答案。
在一般的核反应过程中，铀235的使用量在3%至5%之间，而在燃烧浓缩的进程中，铀238作为一种纯的核废料会相应产生。它在反应堆中的一部分会逐渐转化为钚，用以作为辅助燃料使用。但由于用量不大，绝大多数的钚不会被燃烧，最终成为废料。
为了避免钚被剩下，TerraPower设计了一种新型反应堆：铀238的使用比例几乎被提升到100%，仅使用极少量的铀235，这样就可以将更多的铀238转化为钚，然后作为燃料使用。根据TerraPower的说法，这种方式可以被抽象地理解为“引燃一根木炭仅需要比以往少得多的打火机油”。
使用核废料发电的最大好处便是减少全球范围的碳排放。这也是盖茨施行这个项目的初衷，他在2010年时曾提出，要到2050年实现全球碳的零排放。尽管风能、太阳能等新能源的使用同样可以在一定程度上使碳排放问题得到减缓，但从持久性、规模性和稳定程度等方面看来，核废料可能是更为可靠的新能源。
“气候变坏意味着贫困地区的人们将会多年遭受农作物生长问题的困扰，因为没有足够的降雨量，而气温又在持续上升。”盖茨曾在2010年的TED大会上说。他相信解决能源问题，是改善气候、环境，甚至贫穷的极其重要的手段。
“找到方法利用技术来解决贫困问题是TerraPower最基本的使命。而最有效和可持续的方式就是为那些贫穷的人们提供使用能源的途径，以加速经济发展。这意味着世界需要丰富、性价比高、同时也非常安全的能源。”Reynolds也说到。
核废料发电或许能让一切都变得简单：你只要提前设置好核反应堆和它的反应炉，等它们开始燃烧，就可以让它们就那样持续运行着—不仅是全美，甚至可以供应全球的电量。
TerraPower认为，它目前正在进行的工作还将有利于降低全球面临的来自核武器的威胁。
2011年的日本福岛核事件所带来的负面影响至今尚未完全消散。人们对于国家与国家之间的力量角逐始终保持观望且担忧的态度，谁都不知道哪个国家是否秘密研发了核武器。想到某些国家能够找到适当的理由生产核武器，或存储能够生产出核武器的原料，就足以导致人心惶惶：这些潜在的可能性会让地球上的所有生命都遭受到不可估量的威胁。
由于TerraPower的计划简化了整个核电燃料的燃烧过程，以前留下大量的钚现在完全都可以用来发电。所以那些以往通过从反应堆燃料中提取钚来制造核弹的国家，也就不便再以国家安全、民用计划或其他理由去大量提取使用那些钚了。
不过，在美国建造一座反应堆雏形的成本大约在50亿美元左右，而目前TerraPower为这个项目才筹集了数千万美元的资金。
盖茨的想法是把建造地点转移，然而此前他遭到了多数国家的拒绝。事实上，中国也曾是拒绝盖茨的国家之一，但最近，中国似乎开始对该项目表现出浓厚的兴趣。目前中国建造的核反应堆达29座，占全球反应堆总量的40%。
尽管它身后有着盖茨，依靠一家创业公司自身的力量还是远远不够。
TerraPowe在研发上遭遇的最大的问题来自于材料和燃料—核反应堆需要一个新的燃料设计，以及新的钢铁构造。
新型核废料燃烧需要在反应炉中存放30年之久，而当前仅能够实现不超过6年。研发制造出能够持续承受中子撞击30年的反应炉材料，是个极其艰巨的任务。在整个研发过程中，TerraPower求助了包括Idaho国家实验室、AREVA、日本的Kobe钢铁、Carpenter钢铁和Veridiam等大约80家专业公司和机构，来帮忙进行各方面的扩展测试。
有乐观的评论家指出，该项目到2030年有可能实现商业化，但实际情况如何尚不可知，就连盖茨也不能为此担保。
但这个领域涌现出的新玩家和竞争对手，却在某种程度上证实了TerraPower至少在“废物利用”这个研发方向上很有可能是正确的。比如通用原子公司就正在研发一个叫做“能量倍增器”（Energy Multiplier）的反应堆模块，其主要燃料构成就是核废料或贫化铀。