核聚变背后原理,简单来说就是在超高温或高压条件下,把两个较轻的原子核结合,形成一个较重的原子核(和一个极轻的原子核)的过程。
这个过程会以极高的效率释放巨大的能量,而且污染小、效率高,一旦做到“可控”,能创造巨大的能源价值。
太阳的原理就是核聚变反应,所以可控核聚变也被俗称为人造太阳。
但注意,可控核聚变的难度,并非难在核聚变,而是“可控”上。
为了达到“可控”,需要约束超高温或高压条件下等离子体状态的物质,目前一般会采用惯性约束和磁场约束这两种方法。
现在的主流磁约束聚变装置就是托卡马克,它的性能好、研究也比较充分。
再进一步说,如果能商用在聚变能电站、大中型船舶、海上作业平台等,人类似乎能从此获得取之不竭的清洁能源。
所以,可控核聚变的研究征程已经很长了,不少都正在推进。
比如集多国之力的“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”,早在1985年就提出了。
ITER计划要首次建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆,其装置也是一个托卡马克。
1988年,实验堆开始研究设计,历时13年、耗资15亿美元,最终于2001年完成。2006年,中国也正式加入该计划。
坏消息是,至今35个参与国已花费超240亿美元,ITER计划仍未实现。好消息是,目前ITER的竣工计划定在了2026年前。
此外,包括英国的托卡马克装置欧洲联合环(JET)、合肥的“人造太阳”EAST也在尝试刷新可控核聚变的相关数据纪录。
其中,EAST已于2018年,在10兆瓦加热功率下,实现了1亿度高温;2021年,EAST成功实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行。
回归到新能源汽车上,尽管马斯克曾经评价可控核聚变:挺酷、行得通,但没必要。