如果可控核聚变成功应用，哪些行业会兴盛起来？

转自：中国核工业

文 | 中核战略规划研究总院 苏杨

容我们先一起了解下可控核聚变的能力。

目前，推动世界发展的能源主要是化石燃料、核能和可再生资源，每种类型的能源都或多或少存在弊端。相比之下，核聚变产生的能量是核裂变的3～4 倍，其副产品是惰性、无毒的氦气，不会影响环境安全。

核聚变反应需要在高温等离子体和外部磁场限制的环境下才可以进行，同时它可以在几秒钟内得到控制或停止，安全系数极高。因此，从全球来看，可控核聚变是各国都在追求的一种清洁、安全的能量生产技术。

那么核聚变究竟能带来多少能源？

让我们抬头仰望太阳，太阳的燃烧过程就是典型的核聚变过程。这颗恒星每秒钟辐射的能量相当于1.05×1020KWh，也就是1.05万亿亿度电。

而我们的地球，位于距离太阳1.5×108km的轨道上，接收到的太阳辐射能量相当其辐射总能量的22亿分之一，约每秒 1.72×1017J，可以换算为每秒478亿度电！

图片来源：中核集团

这是个什么概念？举个具象一点的例子，相当于764.8万座三峡大坝同时发电才能在1秒内产生如此巨大的能量。

这就是为什么可控核聚变被誉为人类的终极理想能源。它的原理并不神秘，用通俗易懂的话说，本质上是模仿太阳内部的反应：将氢的同位素——氘和氚——加热到上亿度的惊人高温，迫使它们的原子核融合成氦，并在这个过程中释放出巨大的能量。

1公斤氘-氚聚变燃料产生的能量，相当于11000吨标准煤，且几乎不产生污染。而氘的来源极其丰富，普通的一升海水中就含有三十毫克氘，其蕴含的聚变能量相当于三百升石油。

氚的生产要复杂一些，毕竟自然环境中存量很少，主要通过人工方式生产，譬如锂核反应，就必须建造产氚堆这个特殊设备。不过生产这些元素现在不存在技术问题，那么就可以预估可控核聚变能够生产多少能量了。

据测算，地球上仅在海水中就有45万亿吨氘，如果把海水中的氘全部用于核聚变反应，其释放出的能量足够人类使用几百亿年，可以说取之不尽、用之不竭。

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至于氚，利用反应堆产生的中子轰击氟化锂、碳酸锂或锂镁合金就可以大量生产氚，而海水中又含有大量的锂，也可以说储量无穷无尽。

大概了解了可控核聚变的能力，再谈谈哪些产业会兴盛起来，这里需要简单做个分类，即自身产业和应用产业两个方面。

所谓自身产业，是指实现可控核聚变的过程中带来的产业进步。作为高科技产业，最终实现的发电设备必然是一个前沿大科学装置。

一是上游原料供应，包括金属钨、铜等第一壁材料，各类有色金属等高温超导带材原料以及氘氚燃料。其中超导材料特别是低温超导材料是核聚变装置的主流选择，而高温超导材料因可在更高温度下维持强磁场，也是目前研发重点。因此先进材料的相关产业必然会随着可控核聚变的应用而迅速发展起来。

二是中游各类设备，包括磁体、偏滤器等核聚变主机设备，以及压力容器、蒸汽发生器、汽轮机、发电机、各类泵阀等其他设备。这些设备的设计与制造需要极高的精度与可靠性，以保证核聚变装置能够安全稳定运行。因此高端制造业也被被可控核聚变的应用带到飞起。

三是下游运营，这是技术成果转化与商业化应用的核心环节，新一代能源运营产业势必会随着可控核聚变的应用而大规模发展。而且由于可控核聚变是一个大型综合科学集成体，有众多技术能够实现转化应用，那么成果转化类的软实力服务产业也会愈发兴盛。

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所谓应用产业，就是可控核聚变产生能源后进行服务的那些产业，凡是能源消耗量大的产业，都必然会得到重要的发展机会。

比如信息技术行业，作为当前发展最为迅猛的高耗电领域之一，面临着巨大的能源挑战。随着大型数据中心、云计算和人工智能等技术的广泛运用，能源消耗量急剧上升。目前全球服务器每年的能源消耗量相当于多个城市的用电总量，迫切需要节能技术的创新来降低能源依赖。

工业制造行业同样不容忽视，传统制造业在生产过程中依赖大量设备和机器，导致电能消耗巨大。特别是在钢铁、铝业、化工等重工业领域，能源需求更为旺盛。

建筑业也是一个高耗电行业。大型商业建筑、工厂和公共设施的用电量庞大，空调、照明和电梯等设备持续运行需要大量电力。

交通运输业同样面临高耗电问题。电动汽车的普及在带来环保效益的同时，也对电力资源提出了新的挑战，尤其是充电桩的建设和电网承载能力成为了亟待解决的问题。

农业作为高耗电行业，温室大棚、农田灌溉和农产品处理设备等都离不开电能的支撑。

而如果可控核聚变得到成功应用，以上问题只需要两个字回答：解决。再送四个字：迅猛发展。

（本文经授权转载自《中国核工业》杂志和《中国核工业报》官方微信号）