徐国盛：可控核聚变是未来人类能源的主力

来源：人民网 时间：2024-11-12 17:37

　　在人类社会发展的漫长历程中，能源始终是推动文明进步的关键因素。从最初的薪柴燃烧到煤炭的大规模利用，从石油的崛起再到核能的初步应用，每一次能源领域的重大变革都深刻地改变了人类的生活方式和社会结构。然而，随着人类对能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视，传统能源的局限性也日益凸显。在这样的背景下，可控核聚变作为一种极具潜力的未来能源形式，逐渐走入了人们的视野，并成了科学界和工程界的研究热点。

　　我们为什么需要可控核聚变？因为它是人类解决能源问题的“钥匙”之一。由于可控核聚变可以非常稳定地提供大规模的能源，所以它将会是未来人类能源的主力。

　　首先，可控核聚变的原料在地球上储藏丰富。托卡马克装置是实现磁约束可控核聚变的方式之一，通过磁场约束（简称“磁约束”）辅助加热创造氘、氚（氢的同位素）形成的等离子体，实现聚变的环境和超高温。核聚变使用氘、氚作为燃料。氘在自然界中广泛存在，每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油燃烧。

　　其次，与现有能源相比，核聚变的突出优势是对环境非常友好。与化石燃料相比，核聚变不产生二氧化碳等温室气体。这对于我们实现碳达峰碳中和，有非常大的帮助。此外，与现有核裂变相比，可控核聚变的生成物没有污染，安全清洁。

　　第三，从安全性上，核聚变也不会像核裂变那样产生失控的连锁反应，热核反应堆如果在事故状态释能增加时，等离子体与真空室壁的相互作用强度会增大，由此进入等离子体的杂质随之增加。这样就会导致等离子体大破裂以致停止聚变反应，所以聚变堆熔毁的风险很低。

　　最后，可控核聚变发电站产生的电量非常巨大。核聚变产生的能量密度非常高，核聚变能量释放效率远超传统化学能源的燃烧，可达百万倍之差，如产生聚变的另一种原料氚由中子和锂6反应释放能量就比锂电池高百万倍。这意味着相对较小的燃料量可以产生巨大的能量。1克氘氚燃料聚变所获得的能量相当于燃烧8吨石油。基于这种能量密度所产生的电能不但巨量而且便宜。

　　从人类发展来看，现在人类对电能的消耗增长速度非常快。而人工智能等新技术的发展对电力的需求增长速度也远远超过预期。就目前新能源的发展情况来看，可控核聚变能源是最有希望的、最安全的、并且正在走向现实的清洁能源之一。在不久的将来，随着“夸父”的建成和投入使用，以及后续的氘氚聚变实验的突破，中国的可控核聚变聚变堆将最终从实验室走向应用。

　　未来，核聚变能将在人类的能源系统中占据非常大的比重，来自核聚变的清洁、持久且便宜的电能会走进千家万户。我相信，在中国和全世界科学家的通力合作、共同努力下，这一天已经离我们不远了。（作者为中国科学院合肥物质研究院等离子体物理研究所副所长，杨俊峰采访整理）

责任编辑：王萍