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可控核聚变一旦实现,100克的核燃料,可以让一辆汽车跑多远?

可控核聚变要是真的实现了,100克核燃料能让一辆汽车跑多远? 几百公里? 几万公里? 还是能一直开到报废? 答案可能远远超出想象。 想算清这笔账,得先弄明白“人造太阳”到底是怎么一回事,它又凭什么被叫作终极能源。 此前这条赛道又热闹起来了。 2026年9月下旬,新奥在“玄龙-50U”装置上实现氢硼聚变反应。 合肥的BEST项目园区也在国庆前夕正式交付启用,力争在2027年底完成整体建造,2030年前后开展氘氚聚变发电演示。 离“人造太阳”发电,好像又近了一步。 能源是宇宙的基本“货币”。 它照亮千家万户,帮助植物生长,也为电脑提供电力。 人类获取能源的方式有很多,例如燃烧化石燃料、分裂原子,或者让阳光照射太阳能电池板。 然而,每一种方式都有各自的缺点。 化石燃料会产生有毒物质,核裂变会留下难以处理的核废料,而现有的电池也不足以在阴天储存足够的电能。 相比之下,太阳似乎拥有几乎无限的免费能量。 那么,人类能否在地球上建造一个“太阳”,把星星装进瓶子里? 太阳之所以发光,是因为核聚变。 简单来说,聚变是一种热核过程,参与反应的物质必须极其炽热,热到电子从原子中脱离,形成等离子体,原子核与电子在其中自由运动。 由于原子核都带正电,它们会相互排斥。 为了克服这种斥力,粒子必须以极高的速度运动,而极高的速度就意味着极高的温度,需要达到数百万摄氏度。 恒星有自己的“捷径”:它们体量庞大,核心处的巨大压力产生热量,把原子核挤压在一起,直到它们融合。 原子核融合后形成更重的原子核,并在这一过程中释放能量。 科学家希望在新一代发电厂,也就是聚变堆中利用的,正是这种能量。 在地球上,人们无法像恒星那样依靠巨大的压力实现聚变,要建造能够产生能量的反应堆,就必须另辟蹊径。 迄今为止,科学家发明了两种方法,使等离子体达到足以发生聚变的温度。 第一类反应堆利用磁场在环形腔室中约束和挤压等离子体,使反应在腔室内发生。 这类磁约束反应堆以法国的国际热核聚变实验堆(ITER)为代表,使用超导电磁体,并以液态氦进行冷却。 这些超导磁体被冷却到接近绝对零度,而腔室内的等离子体却极其炽热,因此这类装置内部存在着已知宇宙中最大的温差。 第二类方法称为惯性约束,利用超强激光发出的脉冲加热燃料颗粒表面并将其压缩,使燃料在极短时间内达到聚变所需的温度和密度。 事实上,世界上最强大的激光器之一就用于美国国家点火装置的聚变实验。 不过,这些实验以及世界各地的类似研究目前都还处在实验阶段,科学家仍在开发相关技术。 虽然他们已经能够实现聚变,但实验消耗的能量仍多于产生的能量。 这项技术距离真正具备商业价值还有很长的路要走,甚至可能永远无法实现,在地球上建造一座可行的聚变反应堆或许根本做不到。 但如果能够成功,它的效率将极高:一杯海水产生的能量相当于一桶石油,而且几乎不产生废物。 这是因为聚变反应堆将使用氢或氦作为燃料,而海水中富含氢。 不过,并非所有的氢都能使用,只有多出中子的同位素氘和氚才能产生所需的反应。 氘性质稳定,在海水中储量丰富。 氚则比较棘手,它具有放射性,全世界的存量可能只有约20千克。 现有的氚大多存在于核弹头中,因此价格十分昂贵,人们可能需要用另一种燃料与氘搭配来替代氚。 氦的同位素氦-3可能是理想的替代品,但它在地球上同样十分稀少。 不过,月球或许能够提供答案。 数十亿年来,太阳风可能已经在月球表面积累了大量氦-3。 这样人们就不必人工制造氦-3,可以直接开采。 如果能从月球尘埃中提取氦-3,人类将拥有足够全世界使用数千年的燃料。 这也为建设月球基地增添了又一个理由。 也许有人觉得,建造一个“小太阳”听起来仍有些危险。 但实际上,聚变反应堆比大多数其他类型的发电厂更安全,不会像核裂变电站那样发生灾难性的堆芯熔毁。 一旦聚变过程失控,等离子体就会膨胀冷却,反应随即停止。 简而言之,它不是炸弹。 当然,放射性燃料氚一旦泄漏,可能对环境构成威胁。 氚能与氧结合生成具有放射性的水,渗入自然环境后可能十分危险。 所幸反应堆中同一时间使用的氚只有几克,即使发生泄漏也会很快被稀释。 如此看来,聚变似乎能在不牺牲环境的前提下,仅凭普通的水为人类提供几乎无限的能源。 那么代价是什么? 答案是成本。 人们至今无法确定聚变发电能否在商业上可行,即使技术最终成功,建造费用也可能十分高昂。 聚变最大的缺点在于它仍是一项未经验证的技术,是一场投入数十亿美元的赌注。 这些资金或许更适合投向其他已经证明可行的清洁能源,也许人类应当及时止损。 又或许,当回报是人人可享的无限清洁能源时,这场赌注值得一试。 说了这么多,该回到标题那个问题了。 100克燃料到底能让汽车跑多远? 先看一个换算:从一升海水里提出来的氘,全部聚变后放出的能量,差不多顶得上300升汽油。 前面说一杯海水抵一桶石油,就是这么算

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