中科院张杰院士在未来科学大奖周活动上,接受记者采访时说:现在可以负责任地说,不管是磁约束聚变还是激光核聚变研究,都已经走到门槛儿了。门槛儿的意思就是输出能量已经接近于输入能量,未来的共同目标是要达到输出能量为输入能量的10倍、100倍。

如果达到100倍的话,离核聚变电站就很近了。我觉得在时间上可以用“十年”为单位来计数了,比如十年、二十年的时间,核聚变作为人类社会能源的明天即将到来。

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核聚变实验装置

【聚变能与受控核聚变】

聚变能是氢的两个同位素——氘和氚发生融合反应所释放出的巨大能量。

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核聚变的机理

太阳是一个主要由氢元素和氦元素组成的巨大等离子体球,太阳内部每时每刻都在发生核聚变。这是由于太阳巨大质量向中心不断施压,在核心处形成约3000亿个大气压的高压和1500万K的高温,高温高压便点燃了核聚变。核聚变点燃后,巨大的辐射压会向外围扩张产生巨大张力,当这个张力正好抵御住太阳质量的引力,引力压和辐射压就取得了一个平衡。这种平衡可以维持太阳持续核聚变长达100年。

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太阳内部每时每刻都在发生核聚变

1951年5月12日,美国在埃尼威托克岛上引爆了人类第一次核聚变,爆炸释放的能量是广岛和长崎原子弹的数百倍。1966年12月8日,中国第一次核聚变在我国西部地区新疆罗布泊爆炸成功。这是中美两国尝试释放聚变能的两次试验。

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核聚变爆炸形成的蘑菇云

随着全球变暖,找到可以替代化石能源的未来能源迫在眉睫。聚变能,就是未来的清洁、高效、安全的终极能源之一。核聚变反应,释放能量的效率非常高,核聚变的效率比化石能源的效率高了1000万倍。海水中蕴藏着大约40万亿吨氘,一升水能够提炼0.03克的氘,其发生聚变反应释放的能量相当于燃烧300升汽油。1立方公里海水中的氘氚聚变反应所释放出的能量,就相当于全球石油储量燃烧的能量。因此,聚变能原料几乎取之不尽,用之不竭。