追逐“太阳”40年，向终极能源迈进

发布时间：2023-03-31 13:45:33 所属栏目：外闻来源：

导读：推动地球远航的发动机靠的是可控核聚变。现实中，对于氢的可控核聚变研究，人类已经走过了半个多世纪的征程。利用磁约束实现可控核聚变的装置叫做托卡马克，被称为“人造太阳”。近日，合肥综合性国家科学

推动地球远航的发动机靠的是可控核聚变。现实中，对于氢的可控核聚变研究，人类已经走过了半个多世纪的征程。利用磁约束实现可控核聚变的装置叫做托卡马克，被称为“人造太阳”。近日，合肥综合性国家科学中心能源研究院院长李建刚院士在“墨子沙龙”活动中，向中国科大附中的高中生们讲述了他心中的“太阳”。

人类的发展史一直伴随着能源的消耗。以中华民族5000年的文明史来说，前3000年以烧木材为主。而自从人类发现了煤以后，能源消耗快速增长。在过去的一两百年时间里，随着科技的飞速发展，能源消耗急剧增长，我们目前主要依赖化石能源，也就是石油、煤等。

爱因斯坦是我最喜欢的物理学家，我最喜欢的一个公式就是爱因斯坦的质能方程——E=mc2，能量等于质量乘以光速的平方。它告诉我们，哪怕只有一点点的质量，通过原子核级别的反应，顷刻之间就能释放出巨大的能量，这就是太阳燃烧的原理，也是为什么浩瀚的星际间存在着的大部分恒星依然可以发光发热的原因。太阳发出的能量中只有很小的一部分照射到地球上，而地球正是因为得到了这些能量，我们才有了现在幸福的生活。

说起核反应，大家比较熟悉的是原子弹。原子弹是什么原理？核裂变原理，也就是一个大的原子核裂变为二的时候释放出巨大的能量。氢弹的原理则是利用氢的同位素（氘、氚）的核聚变反应释放出巨大的能量。虽然氢弹于1952年试制成功，但是可人工智能控制的核聚变反应堆至今仍是我国科学技术上尚未得到解决的一大难题。

目前，世界上的460多座核电站都是利用原子弹的原理，也就是核裂变产生的能量发电。现在核电站用的原料——铀，仅需1克，就能产生相当于1.8吨石油燃烧产生的能量。如果用氘、氚的话，1克产生的能量相当于8吨的石油。正如爱因斯坦的质能方程描述的那样，哪怕1克的质量，乘以光速的平方，能量也非常巨大。

虽然核电站为全世界提供了大约10%的电力，但它仍然有两个缺陷：第一，地球上核电站的原料资源是有限的，不管是铀、钍还是钚，储量都不多，而且本质上它们也是化石燃料的一部分。第二，核裂变时产生的各种射线会对人体造成伤害，放射性物质会对周围环境造成污染。比如，三里岛事故、福冈事故以及切尔诺贝利核电站核泄漏事故，很大程度上都是人为事故。尽管总体来说核电站是安全的，如今这些事故的概率非常低——大约100万年才会发生一次，但这种概率始终是存在的。所以，目前的核电站都建在远离人群的地方。

我们再来说说核聚变的另一个优势。1升海水可以提取0.03克的氘，其释放的能量高于340升汽油燃烧产生的能量，而全世界的海水中有大约40万吨氘，可以供我们人类使用100亿年。所以，核聚变的资源是不可限量的。

所以，在20世纪的时候，国际能源署就在探讨人类未来的终极能源是什么。3000个科学家经过3年时间的讨论，得出的结论是：人类的终极能源，80%来源于核聚变，再加上20%的可再生能源。这个结论的具体数值可能会有变化，但总的来说，人类未来的终极能源就是由核聚变和可再生能源构成的，核聚变将为全人类发展提供一个绿色的、高效安全的、可以无限循环再生利用的能源。

（编辑：汽车网）

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