能源是我们宇宙的基本货币,它点亮我们的家园,培育我们的食物,驱动我们的电脑。我们可以通过多种方式获取能源:燃烧化石燃料、分裂原子,或让阳光照射光伏板。但每种方式都有其弊端。
化石燃料毒性极强,核废料就是核废料,而目前还没有足够的电池能在阴天储存阳光。然而,太阳似乎拥有几乎无限的免费能源。
我们有办法在地球上建造一个太阳吗?我们能将一颗恒星装进瓶子里吗?
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太阳发光是因为核聚变。简而言之,聚变是一种热核过程,意味着原料必须极其炽热——热到原子被剥离电子,形成一种原子核和电子自由弹跳的等离子体。
由于原子核都带正电,它们会相互排斥。为了克服这种排斥力,粒子必须运动得非常非常快。
在这种背景下,"非常快"意味着"非常热"——数百万度。恒星通过"作弊"达到这些温度。
它们质量如此之大,以至于核心的压力产生的热量将原子核挤压在一起,直到它们合并融合,产生更重的原子核并在此过程中释放能量。正是这种能量释放,科学家们希望能够在新一代发电厂——聚变反应堆中加以利用。
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在地球上,使用这种蛮力方法制造聚变是不可行的。迄今为止,科学家们发明了两种使等离子体热到足以聚变的方法。
第一种是磁约束反应堆:使用磁场将等离子体挤压在一个甜甜圈形状的腔室中。例如法国的ITER反应堆,使用液氦冷却到接近绝对零度几度以内的超导电磁体,这意味着它们拥有已知宇宙中最大的温度梯度之一。
第二种是惯性约束:使用超强激光的脉冲来加热燃料颗粒的表面,使其短暂内爆,让燃料变得足够热和密集以发生聚变。世界上最强大的激光之一就被用于美国国家点火装置的聚变实验。
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2026年1月20日,合肥的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST创造了新世界纪录,首次完成1亿摄氏度1066秒的"高质量燃烧",标志着我国聚变能源研究从基础科学向工程实践实现重大跨越。
更让人惊讶的是,2026年1月2日,合肥物质科学研究院团队又宣布EAST证实了托卡马克密度自由区的存在,找到了突破密度极限的方法。
这些都是过去几个月真真切切发生的事,人造太阳,越来越像那么回事了。
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这些实验今天仍然是实验。尽管科学家们可以实现聚变,但目前进行实验所消耗的能量比聚变产生的能量还要多。
这项技术距离商业可行还有很长的路要走,也许永远都做不到。但如果实现了,它将如此高效,以至于一杯海水所产生的能量可以相当于燃烧一桶石油,而且几乎没有废料。
这话听着像吹牛?咱们换个角度算笔账你就明白了。
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假设有100克氘氚燃料全都参与聚变反应,"燃烧"一千克氘相当于四千克铀,相当于七千吨汽油或一万吨煤。按质能转化率0.7%估算,这100克燃料能释放大约63万亿焦耳能量。
这是什么概念?一辆汽车百公里大概烧8升汽油,折合2.7亿焦耳。简单一除——这点燃料够一辆车跑2300万公里,相当于绕赤道575圈。
哪怕按现在汽车那点可怜的能量利用率打个折,也够你从生到死开个不停。
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聚变反应堆将使用氢或氦作为燃料,而海水中富含氢。
但并非任何氢都行——需要带有额外中子的特定同位素,称为氘和氚。
氘是稳定的,可以在海水中大量找到,而氚则有点棘手。它具有放射性,全世界可能只有20公斤,大部分储存在核弹头中,这使得它极其昂贵。
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所以我们可能需要另一个氘的聚变搭档来代替氚。氦-3,一种氦的同位素,可能是一个很好的替代品。不幸的是,它在地球上也极其稀有。
但在这里,月球可能有答案。在数十亿年间,太阳风可能在月球上积累了大量的氦-3沉积物。我们不需要制造氦-3,我们可以开采它。
如果我们能筛分月球尘埃以获取氦,我们将拥有足够的燃料为整个世界提供数千年的电力。如果你还不信服,这又是建立月球基地的一个理由。
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也许你认为建造一个迷你太阳听起来仍然有点危险。但它们实际上比大多数其他类型的发电厂要安全得多。
聚变反应堆不像核电站那样会发生灾难性的熔毁。
如果约束失败,等离子体会膨胀并冷却,反应就会停止。简单地说,它不是一颗炸弹。
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像氚这样的放射性燃料的释放可能会对环境构成威胁。氚可能与氧结合形成放射性水,当它渗入环境时可能很危险。
幸运的是,在任何给定时间使用的氚不超过几克,因此泄漏会被迅速稀释。
那么问题是什么呢?成本。我们根本不知道聚变能源是否会在商业上变得可行。
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即使它们能工作,建造它们可能也太昂贵了。主要的缺点是这是一项未经证实的技术。
这是一场100亿美元的赌博,而那笔钱可能更好地花在已经证明自己的其他清洁能源上。不过,今年的画风开始变了。
2026年开年到现在,国内可控核聚变领域融资消息接连不断,1月12日民营聚变企业上海星环聚能完成10亿元A轮融资,刷新国内同类企业单笔融资纪录。
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按照计划,BEST装置有望于2027年正式完工,并在全球范围内首次实现聚变能发电演示。说白了,资本之所以扎堆进来,原因挺现实——人工智能的尽头是算力,算力的尽头是能源。
AI越火,电就越不够用,"终极能源"自然就被推到了聚光灯下。也许我们应该止损。
或者,当回报是为每个人提供无限的清洁能源时,也许值得冒这个险。从60年前一句"再过五十年"的承诺,到今天一千秒、一亿度的真实数据,这条路走得慢,但好像,真的在走。
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