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有一句广为流传的话是这么说的:人类文明的本质就是烧开水和扔石头。
而无论是烧开水,还是扔石头,都要解决一个最根本的问题:能源从哪里来。
热能、风能、水能、太阳能、氢能等等,随便一个都是各大国的战场。
那么,目前最热门的能量来源是什么?可控核聚变。
12月13日,美国宣布在人类历史上首次实现了核聚变点火,立刻被外界冠以“摘下清洁能源圣杯”的头衔。
那么,这到底是一项什么成就呢?
美国到底完成了什么?
网上关于这次实验的分析铺天盖地,作为普通人,我们应该怎么理解呢?
美国进行了一次实验,用大量的激光脉冲轰击氢原子,产生的能量完全大于消耗的能量,科学家称之为“净能量增益”。
这是一次核聚变实验,原理与太阳产生能量的过程比较接近,因此被称为“人造太阳”。
又因为通过人为控制了实验过程,因此被归入“可控核聚变”。
与目前各大核电站普遍采用的核裂变相比,核聚变产生的能量是核裂变的四倍,是普通化石燃料的千万倍,同时还不产生长期核废料,也没有碳排放,因此不少科学家将可控核聚变称为“终极能源”。
要想实现可控核聚变,有两种方式,美国这次进行的试验,是基于激光系统进行的惯性聚变,它在人类历史上第一次验证了核聚变反应“净能量增益”是可行的,因此具有里程碑的意义。
另一种方式主流的可控核聚变则基于磁约束反应堆,也就是托卡马克环形反应堆,它用磁铁来加热和容纳氢原子。
目前,中国在这一领域处于全球领先地位,2021年年底实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,冠绝全球。
也就是说,中美两国分别代表了可控核聚变的两种技术路线,都在为人类寻找真正的终极能源,而且都取得了相当不错的成果。
那么,可控核聚变距离我们究竟有多远呢?
未来可期,但还是先以其它新能源为主吧
美国这次实验震惊全球,连联合国秘书长都亲自表示祝贺。
但他同时还说了一句,各国现在仍然需要采取措施,减少排放。
意思是什么呢?
可控核聚变的确取得了重大突破,但只能算是一个阶段性成果,距离大规模商用还有很长一段距离。
这里边有个专有名词:Q值。
它指的是核聚变装置输出的能量与输入的能力的比例,只有Q值得大于1,才被认为是“可以发电了”。
中国科学技术大学副研究员袁岚峰进一步指出,Q值达到10,才有真正的商业价值。
因此,无论是中国还是美国,在可控核聚变领域,都还处在萌芽阶段,我们认为,在未来的30-50年之内,大规模商业化不太可能实现,更别提应用在新能源汽车上了。
我们可以做个对比。
以锂电池为例,最原始的电容器器件诞生于1745年,1800年伏特发明了最早的化学电源,1985年日本开发出最早的锂离子电池。
就算从1985年开始算,到现在也已经有了将近40年时间。
再比如目前比较火爆的氢能源汽车,世界上第一款氢燃料电池汽车是1968年由美国通用汽车公司打造出来的,到现在已经有50多年时间,但仍未大量普及。
你可能会说,现在科技进步速度比过去更快,这可能是一种事实。
但不要忘了,可控核聚变的复杂程度和研发成本也远远超过锂电池和氢燃料电池。
结束语
美国在可控核聚变的进步值得称赞,但它也就是刚刚验证了可控惯性核聚变在实际上“可行”。可控核聚变肯定有光明的未来,但在现阶段,至少在汽车领域,人类主要还是从其它领域寻找能源。