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一位科學家這樣描述，五年內(nèi)會看到“核聚變點亮的第一盞燈”。
文|朱國順
7月22日，中國聚變能源有限公司在上海掛牌成立。中國聚變是著名中核集團的直屬二級單位，是推進我國聚變工程化、商業(yè)化的創(chuàng)新主體，落戶上海后將重點布局總體設計、技術驗證、數(shù)字化研發(fā)等業(yè)務，建設技術研發(fā)平臺和資本運作平臺。
一言以蔽之，中國聚變將著力實現(xiàn)聚變能源的產(chǎn)業(yè)化。
人類亙古以來的進步，都來源于對能源利用的進步。從茹毛飲血到學會鉆木取火吃上熟食，從燒煤的蒸汽機到燃油機、電動機乃至最時髦的基于電力的AI，能源為人類發(fā)展提供了堅實基座。但無論化石能源還是風光水能源甚至是核裂變帶來的能源，總有難以為繼的一天，因而不能不問的就是，人類文明會否在某一天停止？突破之路又在哪里？
答案就是：聚變。唯一源源不絕、可靠而又干凈的能源，就是聚變能源。
以目前水平看，產(chǎn)生電力“動靜最小”的是核裂變電站，一座100萬千瓦核電站一年只需要30噸鈾。換作燃煤電站，同樣規(guī)模要燃燒200萬噸煤。以現(xiàn)有地殼蘊藏來看，無論燒煤燒油或者燒“鈾”，最多“燒”300年就沒了。風光水轉換效率不高、受制于其他因素多、穩(wěn)定性不夠，很難挑得起全部接續(xù)重任。
“地球村”全村唯一的希望，就是核聚變。聚變是效率最高的能源轉化方式，像上面講的百萬千瓦級電站，一年只需要“燒”304公斤聚變材料氘。1升海水里能提取出0.03克氘，地球上的海水總共可提取40萬億噸的氘！粗粗算來，大概可以讓人類用上幾百億年，一勞永逸解決人類“能源危機”焦慮。更關鍵是，氘還是清潔能源，沒有粉塵、不排放有害氣體、更沒有核輻射污染危險?？梢哉f，可控聚變成功的那天，就是人類實現(xiàn)“能源自由”的那天。
核聚變有個好榜樣，那就是太陽。太陽至今已存在了45.67億年，給地球帶來光和熱，孕育了生命和人類的發(fā)展。太陽燃燒就是核聚變過程，它預計還能燃燒50億年，人類如果掌握了可控聚變技術，好比掌握了太陽那樣無盡的能源。
好東西實現(xiàn)的過程，極其困難。99年前的1926年，亞瑟·愛丁頓發(fā)表了恒星通過聚變產(chǎn)生能量的理論，但至今人類依然無法實現(xiàn)大規(guī)模的可控核聚變。聚變原理是高溫讓原子核發(fā)生電離變成等離子體，進而發(fā)生聚變。太陽質(zhì)量是地球33萬倍，它的引力比較容易把等離子體約束住，因而在2500萬度時就實現(xiàn)了聚變，但在地球上這個“點火”溫度需要1億度。不可控的核聚變是氫彈，它要用原子彈高達億度的高溫去“點火”。
可控的聚變，需要在“點火”后由強大力量把等離子體約束住，按照需要可控、持續(xù)釋放。這么高的溫度普通物質(zhì)都會融化掉，要靠一個像甜甜圈那樣的電磁裝置以1萬倍地球磁場的強度，把粒子約束在其中懸浮運轉，發(fā)生聚變反應。為了避免電磁線圈發(fā)熱損失能量，要用電阻為零的超導線圈，這就是超導托卡馬克裝置的由來。實現(xiàn)超導最初要零下269度低溫，目前已做到零下183度的高溫超導，并正向零下100度前進，將加快可控聚變實現(xiàn)。
正是可控聚變帶來的無盡希望，各大國都在積極投入巨大力量以早日實現(xiàn)聚變夢想，還在電磁約束之外探索慣性約束等其他方法。隨著技術進步和百舸爭流式的競爭，科學界有聲音認為，目前很可能已處于可控核聚變成功前夜。中國聚變能源公司的成立，或許就是聚力踢好“臨門一腳”。
一位科學家這樣描述，五年內(nèi)會看到“核聚變點亮的第一盞燈”。
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