我们离用上核聚变发电,还差几步

九月底在南京参加一个小型科技论坛,散场后拉着做等离子体研究的朋友蹲在玄武湖边喝冰美式。他说最近半年接了十几个自媒体采访,大部分提纲上来第一句就是“人类的终极能源”,搞得他每次都头疼。

我说为啥?他说不就是个发电技术嘛,吹得那么玄乎,普通人听完除了记住“终极”两个字,啥也没留下。

别被“终极能源”四个字吓住,它就是换了种方式烧开水


不管是火电、水电还是裂变核电,说到底大部分都是烧开水推动汽轮机发电,核聚变也不例外。

我们现在用的核电都是核裂变,把铀这种重原子核劈成两半,放出能量。可控核聚变反过来,把氘氚这种轻原子核,挤到一块儿粘成新的重核,顺便放出能量。

原料从哪儿来?氘在海水里随便提取,一升海水就能出相当于三百升汽油的能量,整个大海的氘够人类用几十亿年。

说安全?裂变会产生长半衰期的核废料,核聚变几乎没有高放射性的长寿命废料,真出问题装置也撑不住,一亿度的等离子体马上就散了,根本不会出现核泄漏那种灾难性事故。

可控核聚变托卡马克装置真空室结构图
可控核聚变托卡马克装置真空室结构图


网上传的几个误区,今天掰扯明白


网上关于核聚变的梗太多,真真假假混在一起,普通人根本分不清楚。

第一个梗就是“核聚变永远都是五十年后”。这句话最早是上世纪五十年代研究者说的,那时候刚起步,大家乐观预判五十年商用,结果没想到遇到一堆技术瓶颈,慢慢就变成了玩梗的话。
不过话说回来,你拿今天的进度跟五十年前比,进步真的不小。五十年前大家连稳定约束高温等离子体一分钟都做不到,现在我们国家的EAST装置已经做到了1.2亿度维持超过100秒,这个速度放在任何大科学工程里,都不算慢。

第二个误区:“核聚变实现就能免费用电”。说实话,原料便宜不代表建电站便宜啊。一个聚变电站,光是超导磁体、真空室这些核心部件,造价就顶得上好几个同等容量的火电站,运营维护也要花不少钱,怎么可能免费?顶多就是长期来看发电成本比化石能源、裂变核电低很多,居民用电价格能降不少而已。

第三个误区:核聚变就是人造太阳,跟太阳产生能量的原理完全一样。不对哦,太阳是靠自身超大质量产生的引力,把氢原子牢牢压在一起发生聚变,核心温度才1500万度。我们做不到太阳那么大的引力,只好把温度升到一亿度以上,靠强磁场把高温等离子体框住,才能让聚变持续反应,条件比太阳核心还要苛刻。

中国EAST人造太阳实验装置全景图
中国EAST人造太阳实验装置全景图


不用等商用落地,聚变研究早就改变我们生活了

不用等商用落地,聚变研究早就改变我们生活了
不用等商用落地,聚变研究早就改变我们生活了

很多人说,反正离商用还远,投那么多钱进去干嘛,是不是都是骗经费的?

这话真的冤枉。所有大科学工程,从来都是一边啃核心问题,一边带动整个科技树往前跑。为了做可控核聚变,人类需要性能超强的高温超导材料,对吧?现在这些超导材料,已经用在医院的核磁共振成像仪器上了,不少地方试点的超导电网输电,未来高速磁悬浮列车用的超导技术,追根溯源都和核聚变研究有关系。

还有核聚变需要的超高真空技术、大型构件精密加工技术、复杂3D打印技术,现在都已经转为民用,用到很多工业领域了。

说回大家最关心的问题:我们这代人能不能用上核聚变发的电?

按照现在公开的规划,国际热核聚变实验堆ITER预计在本世纪中叶实现并网发电,我们国家自己的示范聚变电站也差不多排到这个时间段。你要是个90后,算一算,退休的时候,大概率能在电费账单上看到聚变发电的份额。就算赶不上,你的孩子肯定能赶上。

现在能源缺口越来越大,化石能源储量有限,裂变核电的铀矿也不是无限的,核聚变确实是目前能看到的、唯一能彻底解决人类长期能源需求的路子。不用吹得神乎其神,也没必要一棍子打死说都是骗钱,就是一群科学家一步一个脚印啃硬骨头的大工程,跟当年我们造三峡、搞载人航天、建高铁网一样,急不来,但每一步都走得扎扎实实。

你说呢?

作者|科技

排版|科技

审核|知知

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文章名称:我们离用上核聚变发电,还差几步
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