7月22日,中國聚變能源有限公司在上海掛牌成立。中國聚變是著名中核集團的直屬二級單位,是推進我國聚變工程化、商業化的創新主體,落戶上海后將重點布局總體設計、技術驗證、數字化研發等業務,建設技術研發平臺和資本運作平臺。
一言以蔽之,中國聚變將著力實現聚變能源的產業化。
人類亙古以來的進步,都來源于對能源利用的進步。從茹毛飲血到學會鉆木取火吃上熟食,從燒煤的蒸汽機到燃油機、電動機乃至最時髦的基于電力的AI,能源為人類發展提供了堅實基座。但無論化石能源還是風光水能源甚至是核裂變帶來的能源,總有難以為繼的一天,因而不能不問的就是,人類文明會否在某一天停止?突破之路又在哪里?
答案就是:聚變。唯一源源不絕、可靠而又干凈的能源,就是聚變能源。
以目前水平看,產生電力“動靜最小”的是核裂變電站,一座100萬千瓦核電站一年只需要30噸鈾。換作燃煤電站,同樣規模要燃燒200萬噸煤。以現有地殼蘊藏來看,無論燒煤燒油或者燒“鈾”,最多“燒”300年就沒了。風光水轉換效率不高、受制于其他因素多、穩定性不夠,很難挑得起全部接續重任。
“地球村”全村唯一的希望,就是核聚變。聚變是效率最高的能源轉化方式,像上面講的百萬千瓦級電站,一年只需要“燒”304公斤聚變材料氘。1升海水里能提取出0.03克氘,地球上的海水總共可提取40萬億噸的氘!粗粗算來,大概可以讓人類用上幾百億年,一勞永逸解決人類“能源危機”焦慮。更關鍵是,氘還是清潔能源,沒有粉塵、不排放有害氣體、更沒有核輻射污染危險??梢哉f,可控聚變成功的那天,就是人類實現“能源自由”的那天。
核聚變有個好榜樣,那就是太陽。太陽至今已存在了45.67億年,給地球帶來光和熱,孕育了生命和人類的發展。太陽燃燒就是核聚變過程,它預計還能燃燒50億年,人類如果掌握了可控聚變技術,好比掌握了太陽那樣無盡的能源。
好東西實現的過程,極其困難。99年前的1926年,亞瑟·愛丁頓發表了恒星通過聚變產生能量的理論,但至今人類依然無法實現大規模的可控核聚變。聚變原理是高溫讓原子核發生電離變成等離子體,進而發生聚變。太陽質量是地球33萬倍,它的引力比較容易把等離子體約束住,因而在2500萬度時就實現了聚變,但在地球上這個“點火”溫度需要1億度。不可控的核聚變是氫彈,它要用原子彈高達億度的高溫去“點火”。
可控的聚變,需要在“點火”后由強大力量把等離子體約束住,按照需要可控、持續釋放。這么高的溫度普通物質都會融化掉,要靠一個像甜甜圈那樣的電磁裝置以1萬倍地球磁場的強度,把粒子約束在其中懸浮運轉,發生聚變反應。為了避免電磁線圈發熱損失能量,要用電阻為零的超導線圈,這就是超導托卡馬克裝置的由來。實現超導最初要零下269度低溫,目前已做到零下183度的高溫超導,并正向零下100度前進,將加快可控聚變實現。
正是可控聚變帶來的無盡希望,各大國都在積極投入巨大力量以早日實現聚變夢想,還在電磁約束之外探索慣性約束等其他方法。隨著技術進步和百舸爭流式的競爭,科學界有聲音認為,目前很可能已處于可控核聚變成功前夜。中國聚變能源公司的成立,或許就是聚力踢好“臨門一腳”。
一位科學家這樣描述,五年內會看到“核聚變點亮的第一盞燈”。