你有没有想过,等可控核聚变搞定那天,加一次燃料只需要100克,一辆车能跑到报废都不用再加?今天咱们就来掰扯清楚这个问题,看看这事到底离我们有多远。

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我们现在用的所有东西,本质上都在消耗能量,小到开灯泡,大到造飞机,能量是文明的硬通货。现在人类搞能量的法子不少,烧煤烧油,核裂变发电,太阳能光伏,各有各的糟心事。化石燃料一边用一边污染,蓝天碧海都遭不住,核裂变用完剩下的核废料,处理起来头疼到爆炸,太阳能倒是干净,可惜没法大量存起来,阴天晚上就歇菜。

天上挂的太阳,其实就是个超大号核聚变发电机,能源几乎无限,还完全免费。科学家早就忍不住开了脑洞,我们能不能在地球上造一个迷你太阳?把恒星塞进瓶子里,用它的能量给我们干活?

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说白了核聚变就是模仿太阳内部的反应,把轻的原子核撞在一起,拼成更重的原子核,这个过程会放出天量的能量。咱们国家研究这个不算晚,从上世纪八十年代就开始搞环流器装置,一步步攒经验,现在已经能和国际上的顶尖研究团队同台比拼了。

要让两个原子核撞在一起可不容易,所有原子核都带正电,天生就互相排斥,就像两块同极相对的磁铁,怎么都凑不到一块。要克服这个排斥力,就得让原子核跑得足够快,快就意味着温度够高,得达到几百万甚至上亿度才行。

太阳这种恒星能搞定这事,其实是开了挂,它本身质量超大,核心压力大得离谱,靠引力硬生生把原子核压到一起反应。咱们地球可没这条件,哪找这么大的引力去啊,所以只能另想巧办法。

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现在科学家摸索出两条路子,都能把等离子体加热到聚变需要的温度。第一条是用磁场把等离子体关在甜甜圈形状的腔室里,相当于给反应做了个看不见的笼子。比如法国的ITER项目就是这种,用超导磁体把几亿度的等离子体约束住,隔几米就是接近绝对零度的磁体,温度差堪称宇宙最极端之一。

另一条路子叫惯性约束,思路完全不一样。它用超强激光脉冲打在米粒大小的燃料球上,让它瞬间内爆,短时间内把燃料压缩到又热又密,就能触发聚变。美国的国家点火装置NIF,就专门做这类实验。

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可惜这些研究现在都还在实验室阶段,科学家确实能让聚变反应发生,但大多数时候,做一次实验耗的电比发出来的电还多。要搞出一个能持续稳定发电、并网送电的聚变反应堆,不管是物理还是工程上,都是一道几乎跨不过去的天堑,谁也不敢打包票说一定能成。

那真要是成了,效率会吓人一跳。一杯海水里的聚变燃料,放出来的能量就相当于烧一整桶石油。换到汽车上,100克聚变燃料,理论上能跑上百万公里,差不多绕地球几十圈,相当于一辆车开到报废都不用再加燃料。

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更惊喜的是,聚变几乎没有什么有害废料,和核裂变完全不一样。核裂变剩下的核废料处理几十年都没搞定好办法,聚变根本没这烦恼。

聚变用的燃料是氢的同位素氘和氚,海里面多得是。氘这东西很靠谱,稳定没有放射性,每一升海水里就有0.03克,全球海水里的氘够人类用上亿年,提炼成本才十几美元一克,便宜得很。麻烦的是氚,它有放射性,全球存量才大约20公斤,大部分还在核弹头里锁着,价格贵得离谱。

不过这事也不是没辙,氚可以在反应堆里用锂循环自己造,咱们国家青海盐湖的锂储量占全球三分之一,原材料完全能自给自足。现在也在找别的替代搭档,氦-3就是个好选项,可惜地球上太少。不过月球上有好多,太阳风吹了几十亿年,把大量氦-3沉积在月壤里,以后要是能去月球挖矿,燃料根本不愁。要是能搞定这个,给全地球供电几千年都没问题,之前说建月球基地觉得没啥说服力,现在看这不就有个超硬核的理由了嘛。

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很多人听到在地球上造太阳,第一反应就是怕会不会出危险,其实真不用担心,聚变反应堆比现在大部分电厂都安全。它不像核裂变电厂有熔毁风险,约束要是出问题了,等离子体马上就会膨胀冷却,反应自己就停了,就跟你手一松蜡烛就灭了一个道理,根本不会变成炸弹。就算放射性的氚漏出来,反应堆一次也就用几克,稀释到环境里根本造不成什么实质性伤害,不用太担心。

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现在说来说去,最核心的问题就是,可控核聚变商业化到底能不能成,到现在没人敢拍胸脯保证。它还是一项没被完全证明的技术,离我们用上还有很远的路要走,甚至有可能永远走不到终点。但咱们国家几十年磨一剑,从环流器开始一步步积累,全球科学家也在接力攻关,这个曾经只存在于想象中的事,现在离我们越来越近了。搞聚变最难的不只是物理难题,更需要熬得住的耐心,有人总说聚变永远都是五十年以后的技术,但只要一代代人接着走,100克燃料跑穿一辆车一生的那天,就不会只是幻想。

参考资料:人民日报 探秘可控核聚变