如果核聚变研究成功，电费会多少钱一度？几分钱还是不要钱了？生物学

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【如果核聚变研究成功，电费会多少钱一度？几分钱还是不要钱了？】

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江湖上有一种传闻，说是月球上有一种东西叫“氦-3” ，它是人类未来的顶级能源，有了它，我们将有用不完的电，并且电费便宜到不可想象的地步。

说起氦-3 ，你会很自然地想起核聚变，它是一种核聚变燃料。我们知道在太阳的中心时刻都在发生核聚变，因此大家习惯地将正在研制中的核聚变装置称为“人造太阳” ，意思是它能为我们带来源源不断的清洁能源。

中国托卡马克聚变实验装置
核电站不是清洁能源
目前在全球运行着接近450座核反应堆，每年大约提供2600太瓦时（TWh）的电力，约占全球电力供应量的10% ，这些核反应堆都是依靠放射性物质铀或钚在衰变过程中产生热、用热能烧开水，再通过水蒸气推动蒸汽轮机来发电。
尽管核电站在运行的过程中不释放二氧化碳，但它会产生放射性的中子，并且当核燃料烧到一定程度后它产生的热量不足以推动发电机全功率运行，发电厂就要把这些核燃料取出来换上新的燃料棒。
全球核电站每年会产生约1.2万吨核废料，替换下来的核废料依然有放射性，不能随便丢弃，加工处理它既费钱又费时费力，于是成为全球的安全隐患。因此，核电属于低碳能源，但并不是清洁能源。

放射性污染威胁人类健康和安全
核聚变怎么样呢？
宇宙中亿万颗恒星每时每刻都在燃烧氢，通过将氢聚变成氦来产生光和热。氢气和氦气都没有放射性，许多人就认为可控核聚变是清洁的。其实并非如此。
我们以太阳举例。太阳的中心压力超过3000亿个大气压和1500万℃的高温，在如此强大的温度和压力下，氢原子核很容易被挤压在一起变成氦原子核，在这个过程中，它会释放出更多的能量，这就是核聚变。

太阳内部的核聚变链
氢在变成氦的过程中还会同时释放三种物质：中子、中微子和伽马射线。对于生物而言，中子和伽马射线都是有害的，因此太阳内部的核聚变并不安全。

氘和氚的DT核聚变
不过，当我们将氢的同位素氘（D）和氚（T）放在一起施加高温高压，情况就变得不同，这两种原子核会直接聚变成一个氦原子核，同时释放出一个中子和强大的能量。只要我们想办法把中子吸收掉，就可以得到清洁的能源。
但这只是理想状态，事实上中子因为不带电，它不受磁场约束，也不容易被捕获，并且中子会轰击反应堆里的管道和线圈、使它们产生辐射、甚至造成淬火和故障。
聪明的你一定想到了氦-3 ，两个氦-3能聚变成一个氦-4 ，同时释放两个氢原子核。这中间没有产生有害的中子，也没有伽马射线，看起来是非常清晰的聚变方式。
果真如此吗？你忘了它产生的两个质子，它们也会同时发生聚变反应并产生中子、并进一步发射出伽马射线！

氦-3核聚变产生的质子同样可以发生聚变
核聚变容易实现吗？
不容易。在原子的外围有一团电子云，因为都带负电，它会排斥另一个原子；当我们将电子剥离掉，只露出原子核时，两个同样带正电的原子核也会相互排斥，这个排斥力叫库仑势垒。
原子的库伦势垒非常高，你需要施加强大的能量帮助它们克服这种静电排斥力以使其相互靠近，而一旦两个原子距离足够近，就可以通过量子隧穿效应相互结合在一起形成一个新的大原子核，同时释放出更多能量。