美国可控核聚变取得大突破非也距离发电还有十万八千里

发布者：天冰天降 2023-10-27 18:39

12月13日，美联社发布了一则重要消息：美国科学家在可控核聚变领域取得了重大进展。随后，美国能源部在社交媒体上表示，加州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室首次实现了净能量增益，并将其称为“清洁能源迈向里程碑”的新技术突破。可控核聚变，也被称为“人造太阳”，如果以上报道属实，那么它将具有与第二次工业革命相媲美的重要意义。在可控核聚变的推动下，人类有望在不久的将来实现能源的巨大解放，并真正迈向太阳系之外。

一、这一天是否真的即将到来

以往的可控核聚变突破报道，通常关注于连续放电时间的突破或等离子体高温达到的程度。而这次的净能量增益指的是产出的能量大于投入的能源，也就是实验中能量投入要小于可控核聚变产生的能量。根据美国公布的数据，此次释放的能量相当于之前投入能量的120%，属于不可持续的核聚变反应。

二、核聚变到底是什么

核聚变的本质是指在超高温高压条件下，由质量较轻的原子核聚合形成较重的原子核。在核聚变过程中，质量的损失将以E=mc²的形式释放出能量。实现核聚变需要考虑原料的来源、原子核的控制以及如何克服电子之间的电磁排斥力等因素。

核聚变的原料一般是氢元素，而海水中的氢元素可以通过电解获得。然而，目前我们使用的是氢的同位素——氘和氚。地球的海洋中含有大约45万亿吨的氘，但要获得纯净的氘元素需要消耗大量电力进行电离。

获得纯净的氘元素后，我们需要控制氘原子，使其不会乱跑，通常采用磁约束、惯性约束和激光约束等方法。这一步骤也需要大量电力。最后，我们需要让原子核相互碰撞，这就需要将原子核外的电子全部去除。

这样就会形成大量带负电的电子等离子体和带正电的原子核。随后，需要施加巨大的压力，以增加原子核的撞击力度和概率。

值得注意的是，核聚变的温度必须达到上亿摄氏度，而这样的设备一旦运行，其消耗的电力不亚于一座小型县城。

因此，启动一次可控核聚变将消耗大量电力。如果获得的能量小于投入的能量，显然这种能源没有意义。

三、美国所称的突破到底达到了什么程度

从过去的报道来看，劳伦斯·利弗莫尔实验室似乎每隔一段时间就会宣布净能量增益的成功。早在2013年，BBC就报道了劳伦斯·利弗莫尔实验室首次实现核聚变的净能量增益。然而，这些突破的能量增益仍然非常有限，远远无法达到商业化应用的要求。

虽然可控核聚变是一项具有巨大潜力的能源技术，但要实现可持续的、商业化的核聚变反应仍然面临许多挑战。目前，科学家们正在全球范围内进行大量的研究和实验，以克服这些挑战。

其中一个主要的挑战是如何建立一个能够持续运行并且产生净能量的核聚变反应堆。虽然已经取得了一些进展，但要实现这一目标仍然需要克服许多技术和工程上的难题。

建造和维护核聚变反应堆的成本也是一个巨大的问题。目前的核聚变实验设施非常昂贵，并且需要大量的资金支持。要将核聚变技术从实验室推广到商业应用，需要降低成本并开发更加高效和可靠的反应堆设计。

最后，核聚变技术还需要解决废物处理和辐射安全等问题。虽然核聚变本身不会产生大量的长期放射性废物，但仍然需要处理反应堆材料和组件，以及处理实验过程中产生的辐射物质。

尽管美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室所宣布的净能量增益突破是一个重要的里程碑，但要实现可控核聚变的商业化应用仍然面临许多技术、经济和安全上的挑战。进一步的研究和发展仍然是必要的，以实现核聚变作为清洁、可持续能源的潜力。

可控核聚变发电突破

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