僅需0.6噸燃料 就能發(fā)電100萬(wàn)千瓦 可控核聚變技術(shù)有多強(qiáng)大

自從人類祖先離開(kāi)樹(shù)上，直立行走以來(lái)，能源的使用方式似乎一直沒(méi)有太大的改變。無(wú)論是古代的鉆木取火，還是近代以來(lái)的石油和天然氣，這些能源本質(zhì)上都屬于化學(xué)能，通過(guò)破壞燃料的化學(xué)鍵來(lái)獲得能量。電能的產(chǎn)生更是通過(guò)簡(jiǎn)單粗暴的方法，類似于燒開(kāi)水一樣的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，隨著核能的發(fā)現(xiàn)和利用，人類終于打開(kāi)了一扇新的能源之門(mén)。

與化學(xué)能相比，核能的能量密度高出許多。相對(duì)于在分子層面上破壞化學(xué)鍵的化學(xué)能，核能根植于原子層面，能夠釋放更加徹底的能量。盡管人類目前只掌握了入門(mén)級(jí)別的可控核裂變技術(shù)，其能量釋放遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)核裂變，但真正體現(xiàn)核能威力的是核聚變。

天空中的太陽(yáng)是最好的例子。太陽(yáng)靠著內(nèi)部氫元素核聚變的能量，已經(jīng)釋放了50億年的光和熱。如果人類能夠掌握可控核聚變技術(shù)，就相當(dāng)于制造了一個(gè)小太陽(yáng)。依靠這個(gè)無(wú)盡的光和熱源，人類可以釋放幾乎無(wú)限的電能。永不枯竭的可控核聚變小太陽(yáng)將成為未來(lái)太空開(kāi)發(fā)和星際航行的必備能源。

核聚變的能量密度有多大，以傳統(tǒng)的火力發(fā)電站為例，為了年發(fā)電量達(dá)到100萬(wàn)千瓦，大約需要耗費(fèi)200萬(wàn)噸煤來(lái)燒開(kāi)水。而同樣的發(fā)電量下，核裂變發(fā)電廠只需要30噸核燃料來(lái)燒開(kāi)水。更令人驚嘆的是，如果是核聚變發(fā)電廠，僅需要0.6噸聚變?nèi)剂暇湍軐?shí)現(xiàn)發(fā)電100萬(wàn)千瓦的目標(biāo)。

地球海水中的氫元素以及氫元素的三種同位素氕、氘、氚都可以作為核聚變的燃料。每升海水中含有約0.03克氘，在全球海洋儲(chǔ)水量高達(dá)13.8億立方千米的情況下，其中蘊(yùn)含的聚變?nèi)剂献銐蛉祟愇拿魇褂脭?shù)萬(wàn)年。這不僅可以從根本上解決能源問(wèn)題，還能避免對(duì)地球環(huán)境的污染。

在能源空前富裕之后，即使存在大量損耗，無(wú)線供電也將成為可能。整個(gè)地球?qū)⒈浑娔軋?chǎng)籠罩，電能將無(wú)處不在，任何用電設(shè)備都能隨時(shí)接收電力，再也不需要充電。

比地球海洋中的氫更適合做核聚變?nèi)剂系�，是遠(yuǎn)在38萬(wàn)公里外的月球上的氦3。各國(guó)前往月球的目的主要就是為了獲取氦3。在核聚變過(guò)程中，氦3不會(huì)產(chǎn)生任何輻射。據(jù)估計(jì)，僅在月表的月壤中就存在超過(guò)100萬(wàn)噸的氦3。未來(lái)無(wú)論是將其運(yùn)回地球用于家庭能源補(bǔ)充，還是直接在月球上建立核聚變發(fā)電廠，都將成為可能。

要實(shí)現(xiàn)可控核聚變并利用其作為主要能源來(lái)源，仍面臨著許多挑戰(zhàn)。目前的可控核聚變技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，離商業(yè)應(yīng)用還有一段距離。其中最大的挑戰(zhàn)之一是如何實(shí)現(xiàn)高溫、高密度的等離子體控制，以及如何建造能夠承受極端條件的反應(yīng)堆壁材料。此外，核聚變反應(yīng)所需的能量投入目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于能量輸出，需要解決能量盈余的問(wèn)題。

盡管存在這些挑戰(zhàn)，國(guó)際上仍在進(jìn)行大量的研究和實(shí)驗(yàn)，以推動(dòng)可控核聚變技術(shù)的發(fā)展。多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，如國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）項(xiàng)目。ITER是迄今為止規(guī)模最大的核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，旨在驗(yàn)證可行性并解決核聚變技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。

除了可控核聚變，其他形式的清潔能源也在不斷發(fā)展。太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能等可再生能源正在得到廣泛應(yīng)用，并在一定程度上減少對(duì)傳統(tǒng)化石燃料的依賴。這些清潔能源的發(fā)展與利用將對(duì)減少碳排放、緩解氣候變化產(chǎn)生積極影響。

可控核聚變作為能源領(lǐng)域的一個(gè)潛在未來(lái)選擇，具有巨大的潛力。它能夠提供大量的清潔、高效、可持續(xù)的能源，為解決能源需求和環(huán)境問(wèn)題做出重要貢獻(xiàn)。盡管還面臨著許多技術(shù)和工程上的挑戰(zhàn)，但持續(xù)的研究和發(fā)展將有助于我們更好地利用核聚變的能量，開(kāi)啟人類的未來(lái)。