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徐國(guó)盛：可控核聚變是未來人類能源的主力

來源：人民網(wǎng) 時(shí)間：2024-11-12 17:37

　　在人類社會(huì)發(fā)展的漫長(zhǎng)歷程中，能源始終是推動(dòng)文明進(jìn)步的關(guān)鍵因素。從最初的薪柴燃燒到煤炭的大規(guī)模利用，從石油的崛起再到核能的初步應(yīng)用，每一次能源領(lǐng)域的重大變革都深刻地改變了人類的生活方式和社會(huì)結(jié)構(gòu)。然而，隨著人類對(duì)能源需求的不斷增長(zhǎng)以及對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，傳統(tǒng)能源的局限性也日益凸顯。在這樣的背景下，可控核聚變作為一種極具潛力的未來能源形式，逐漸走入了人們的視野，并成了科學(xué)界和工程界的研究熱點(diǎn)。

　　我們?yōu)槭裁葱枰煽睾司圩?？因?yàn)樗侨祟惤鉀Q能源問題的“鑰匙”之一。由于可控核聚變可以非常穩(wěn)定地提供大規(guī)模的能源，所以它將會(huì)是未來人類能源的主力。

　　首先，可控核聚變的原料在地球上儲(chǔ)藏豐富。托卡馬克裝置是實(shí)現(xiàn)磁約束可控核聚變的方式之一，通過磁場(chǎng)約束（簡(jiǎn)稱“磁約束”）輔助加熱創(chuàng)造氘、氚（氫的同位素）形成的等離子體，實(shí)現(xiàn)聚變的環(huán)境和超高溫。核聚變使用氘、氚作為燃料。氘在自然界中廣泛存在，每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于300升汽油燃燒。

　　其次，與現(xiàn)有能源相比，核聚變的突出優(yōu)勢(shì)是對(duì)環(huán)境非常友好。與化石燃料相比，核聚變不產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體。這對(duì)于我們實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和，有非常大的幫助。此外，與現(xiàn)有核裂變相比，可控核聚變的生成物沒有污染，安全清潔。

　　第三，從安全性上，核聚變也不會(huì)像核裂變那樣產(chǎn)生失控的連鎖反應(yīng)，熱核反應(yīng)堆如果在事故狀態(tài)釋能增加時(shí)，等離子體與真空室壁的相互作用強(qiáng)度會(huì)增大，由此進(jìn)入等離子體的雜質(zhì)隨之增加。這樣就會(huì)導(dǎo)致等離子體大破裂以致停止聚變反應(yīng)，所以聚變堆熔毀的風(fēng)險(xiǎn)很低。

　　最后，可控核聚變發(fā)電站產(chǎn)生的電量非常巨大。核聚變產(chǎn)生的能量密度非常高，核聚變能量釋放效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)化學(xué)能源的燃燒，可達(dá)百萬倍之差，如產(chǎn)生聚變的另一種原料氚由中子和鋰6反應(yīng)釋放能量就比鋰電池高百萬倍。這意味著相對(duì)較小的燃料量可以產(chǎn)生巨大的能量。1克氘氚燃料聚變所獲得的能量相當(dāng)于燃燒8噸石油?；谶@種能量密度所產(chǎn)生的電能不但巨量而且便宜。

　　從人類發(fā)展來看，現(xiàn)在人類對(duì)電能的消耗增長(zhǎng)速度非?？?。而人工智能等新技術(shù)的發(fā)展對(duì)電力的需求增長(zhǎng)速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)期。就目前新能源的發(fā)展情況來看，可控核聚變能源是最有希望的、最安全的、并且正在走向現(xiàn)實(shí)的清潔能源之一。在不久的將來，隨著“夸父”的建成和投入使用，以及后續(xù)的氘氚聚變實(shí)驗(yàn)的突破，中國(guó)的可控核聚變聚變堆將最終從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用。

　　未來，核聚變能將在人類的能源系統(tǒng)中占據(jù)非常大的比重，來自核聚變的清潔、持久且便宜的電能會(huì)走進(jìn)千家萬戶。我相信，在中國(guó)和全世界科學(xué)家的通力合作、共同努力下，這一天已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了。（作者為中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)研究院等離子體物理研究所副所長(zhǎng)，楊俊峰采訪整理）

責(zé)任編輯：王萍