人类能源终极梦想！可控核聚变，到底还要等多久？( 二 )
如果把自然界的氘和氚全部用于聚变反应 ， 释放出来的能量足够人类使用100亿年 。
最后 ， 就是安全问题 。
核聚变反应只能在极端条件下发生 ， 比如超过1亿摄氏度的高温 ， 以及超高压 。 一旦聚变反应停止 ， 放射性物质就不会持续产生 ， 更不会发生像核裂变那样失控的链式反应 。
而且核聚变在反应结束后 ， 是不会产生高放射性、长寿命的核废物 。
当前 ， 大多数的实验聚变装置都使用氘和氚的混合物作为燃料 ， 他们通过聚变反应后生成氦 ， 氘和氦都没有放射性 ， 而即使是有放射性的氚 ， 它的半衰期只有12.43年 。
从这点上来看 ， 相较于核裂变 ， 核聚变确实可以称得上是清洁能源了 。
核聚变装置哦 ， 对了 ， 目前人类正在研究的是氘和氚的核聚变 ， 缺点就是会产生大量的中子 。
而中子不带电 ， 没法用磁场约束 ， 这样就会造成核聚变装置的内壁会持续遭到中子的轰击 ， 产生放射性 ， 因此需要不断地更换内壁 。
而用氦-3发起的核聚变反应是不会产生中子的 。
正因为如此 ， 氦-3才被认为是完美的核聚变燃料 。 但地球上的氦-3只有500公斤左右 ， 这就导致了氦-3非常昂贵 ， 每吨价值30亿美元 。
不过 ， 探测数据表明 ， 月球表面就存在着大量的氦-3 ， 初步估计其储量有上百万吨 。
100多吨的氦-3就足够全人类一年的用电需求了 ， 这就是为什么现在各大国对重返月球都有那么大兴趣的原因 。
而要想上月球开采氦-3 ， 估计还有点远 ， 我们还是来看看地球上的核聚变到什么地步了 。
自20世纪30年代以来 ， 科学家们就一直在寻求复制和利用核聚变 。 最初 ， 这些研究都是各搞各的 。
然而 ， 人们很快就发现 ， 这种复杂而昂贵的研究只能通过协作来实现 ， 于是就诞生了国际热核聚变实验堆计划的项目 ， 简称ITER 。
ITER计划倡议于1985年 ， 并于1988年开始实验堆的研究设计工作 。
到了2006年 ， 中美欧俄日韩印七方共同签约 ， 决定在法国建造国际热核聚变实验反应堆 ， 这个项目成为了仅次于国际空间站的国际大科学工程计划 。
【人类能源终极梦想！可控核聚变，到底还要等多久？】作为世界上第一个大型托卡马克聚变试验堆 ， ITER工程体量巨大 。
目前在法国南部建造的托卡马克装置高30米 ， 直径28米 ， 重达2.3万吨 。
磁体系统共包括18个环向场线圈 ， 其中一个线圈的重量就与波音747相当 。 而一个内真空室重量比法国埃菲尔铁塔还重 。
目前该反应堆的完成率超过70% ， 预计在2035年进行氘氚聚变实验 ， 在2050年左右实现核聚变商业应用 。
中国进展由于ITER是一个多国合作的项目 ， 项目计划还时常拖延 ， 你怎么能把希望寄托在各怀心机的国际团队上呢？
所以我国从独立自主的角度出发 ， 集中力量办大事 ， 打造了属于中国人自己的聚变工程实验堆 ， 简称CFETR 。
这项工程打算分三步走 ， 2021年开始立项建设 ， 2035年实验堆建成 ， 开始大规模科学实验 ， 2050年 ， 聚变工程实验堆实验成功 ， 建设商业示范堆 。
除此之外 ， 中国还先后建成了一些研究性的核聚变反应装置 。
2021年5月 ， 中科院的“东方超环EAST”实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒 ， 和1.6亿摄氏度20秒的等离子体运行 ， 创造了新的世界纪录 。
不久之后 ， 在同年12月 ， 东方超环实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行 ， 这是目前世界上托卡马克装置实现的最长时间 。
2022年 ， 中核西南物理研究院的环流器二号M装置（简称HL-2M）实现了1.5亿摄氏度的运行 ， 百万安培等离子体电流的输出 ， 创造了我国可控核聚变装置的运行新记录 。
从这些成绩就可以看出来 ， 中国已经达到可以引发核聚变的必要条件 。
但条件满足后 ， 并不一定就能实现核聚变 ， 还有很多问题亟待解决 ， 例如如何达到足够长的能量维持时间 ， 如何让输出能量大于输入能量 ， 如何将成本实现最小化等 。
结尾如果在上个世纪 ， 你问科学家核聚变大概什么时候能实现 ， 他们会说50年 ， 而如果现在去问 ， 他们还是会说50年 。
好吧 ， 这就有点光速不变的味道了 。
但不管怎么说 ， 现在业内人士普遍认为2050年可能是核聚变实现突破的一个关键节点 。
其实 ， 核聚变技术早已经在理论上验证了其可行性 ， 氢弹都已经搞出来了 ， 只是不可控 ， 现在人类要做的就是实现工程技术上的突破 。
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