2026-10-12 08:35:04
作者:
科技
上个月跟着朋友混进南京紫金山脚下的科普开放日,第一次站在核聚变装置的跟前。
不是纪录片里打了柔光的科技产物,灰黑色的钢构件架得老高,爬满了检修用的楼梯,焊缝的痕迹清晰可见,角落的栏杆上还沾了点秋天的梧桐絮。
站在底下抬头看的时候,突然反应过来,这不是科幻电影里的道具,是真的每天都在跑实验的家伙。
你对核聚变的第一个误解,其实得改改
很多人听了科普,都觉得核聚变就是“人造小太阳”,模仿太阳发光发热的原理就行了。
不对。
太阳那是靠着自身巨大的引力,把氢原子压在一起聚变,核心温度才1500万度,就能稳定烧几十亿年。我们在地球上造不出那样的引力,只能把温度往上堆,要烧出稳定的聚变,得至少一亿度才行。
这就是完全不同的两条技术路线了。
那问题来了,一亿度的东西,什么材料能装住?不怕把装置烧穿吗?
说实话,我去之前也一直有这个疑问,直到现场的讲解员一句话给我点透了:温度和热量是两码事。
我们说的一亿度,是等离子体里面粒子的运动温度,不是说整块的温度。现在磁约束的等离子体,密度不到地球大气的亿分之一,总共没几个粒子,总热量加起来还不如一杯开水。而且从始至终,等离子体都是被磁场悬浮在真空室中间,根本碰不到装置壁。
EAST全超导托卡马克核聚变实验装置外观
听起来很玄乎?其实就是利用带电粒子会被磁场影响的原理,给它做了一个无形的“笼子”,把它困在里面转,碰不着硬东西,自然也就不存在烧穿的问题。
还有人说核聚变不就是造氢弹吗?怎么还搞这么多年?那更不对了,氢弹是一次性炸完就没了,我们要的是慢慢把能量放出来,稳定发电,完全两码事。
为什么搞核聚变的人,都在熬漫长的冷板凳
前几年EAST跑出了1056秒的长脉冲高参数等离子体,新闻出来之后,好多人说“距离商用又近了一大步”,还有人说马上就能用上聚变电了。
开心是挺开心的,但这1000多秒,说穿了只是万里长征的一步而已。
你想啊,发电站得一年三百六十五天不间断运行对吧?现在能跑一千多秒,不到二十分钟,离连续运行还差得远。
难在哪呢?
等离子体就像一个有点脾气的气球,你稍微捏歪一点,它就破了,直接熄火。要让它保持上百小时的稳定,对控制精度的要求高到离谱。而且长时间运行,高能中子会不停打在装置的第一壁材料上,材料慢慢会变脆、带放射性,用个几年就得换,现在还找不到能扛几十年辐照的完美材料。
还有燃料的问题。现在聚变用的氚,全世界总共也没几公斤,一克造价好几万美元,根本不够商用烧的。未来的方案是用聚变产生的中子去打锂,锂再反应生成氚,自己给自己产燃料,也就是“氚自持”,这个闭环,现在还没完整跑通过。
磁约束核聚变等离子体悬浮示意图
不过话说回来,这二十年的进度,比之前半个世纪加起来都快。之前大家都觉得,核聚变商用至少还要五十年,甚至永远都是五十年,现在呢,国际上的ITER项目快建完了,预计2035年就能第一次点火实验,不少私营公司也拿到了几十亿上百亿的投资,各种路线都在试,不是只有原来的托卡马克一条路。
核聚变真的能解能源焦虑吗?
核聚变真的能解能源焦虑吗?
现在网上对核聚变的态度挺分裂的,一边吹成终极能源,说出来之后就再也不用抢煤抢气了,一边踩,说就是骗经费的,永远搞不出来。
其实都挺极端的。
核聚变确实不是完美的,刚才说的材料会带放射性,虽然半衰期大多不到一百年,比裂变核废料的上万年好太多,但也不是完全没污染,这个得实话实说。而且就算一切顺利,最早也要二零五零年之后才能有第一批商用聚变电站,真的大规模普及,还要更晚,解决不了眼前的能源危机。
那我们现在砸这么多钱搞它,图什么?
你想想,现在我们用的能源,不管是化石燃料还是裂变核能,原料都是有限的,挖完就没了。光伏风电好,但是受天气影响,大规模储能的问题现在还没找到完美的解决方案。核聚变的燃料,氘从海水里就能提,一升海水提出来的氘,聚变产生的能量相当于三百升汽油,海水够我们用几十亿年,真要是成了,那就是人类文明整个级别的提升。
我那天开放日结束,往山下走,刚好碰到一个头发全白的老研究员,带着孙子看装置,小孩问爷爷,你们什么时候能让家里用电灯用聚变发的电啊?老头笑,说爷爷这辈子估计是看不到了,你说不定能看到,你儿子那时候肯定就随便用了。
风刮过梧桐叶,落在脚边,那天刚好是九月二十三号,南京的秋天舒服得不行,远处城里面的车水马龙,全靠各种能源撑着。
说实话,我那时候突然就没那么急了。
很多事情本来就不是一代人能做完的,我们这代人铺好路,后面的人接着走就是了。说不定哪天,我们的后代翻开教科书,看见核聚变那一页,只会觉得这就是个平常的发电方式,就像我们现在看火力发电一样,根本想不到,几十年前有一群人,在紫金山脚下的实验室里,熬了一辈子,就为了把这颗“人造小太阳”点亮。
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文章名称:在南京看见核聚变:它离我们到底还有多远
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