永遠五十年的核聚變,到底難在哪,還要多少年

上初中時聽物理老師講,等你們長大了用上核聚變發電,到時候電力非常便宜可以隨便用了。等我們長大了,老師說核聚變發電的沒實現,還是要等五十年,到底難在哪?

永遠五十年的核聚變,到底難在哪,還要多少年

過去很長一段時間,聚變研究是物理學家為主力,結果是甩開其他學科,很多設計工程上無法實現,只好退回來再做工程方面的研究,接著又帶動別的學科很多問題。聚變反應堆的概念早就設計好了,點火也早就實現了,但是反應堆的建設還在實驗階段,核聚變的規劃也一拖再拖,就是說很多東西圖紙上設計出來,但是做不出來,工程上實現不了。以聚變堆的第一壁材料為例,要滿足以下要求:低氚滯留、抗中子輻照能力、抗等離子體輻照、低活化、耐高溫、耐熱衝擊等,以上幾個條件滿足一個就已經十分困難了,滿足所有條件的材料地球上目前還不存在。

永遠五十年的核聚變,到底難在哪,還要多少年

要實現可控核聚變遠遠不止氘氚等離子體溫度的問題,非等離子體專業的問題中有兩個最難解決,第一是氚自持,氚在自然界幾乎沒有,需要中子與鋰反應產生,一公斤要上億美元,要產生的氚如何能比聚變反應消耗的氚更多,這個問題現在遠達不到樂觀。第二問題是中子輻射的問題,或者說是聚變堆的核安全問題,剛接觸聚變的人會聽到聚變沒有核輻射的宣傳,但是氘氚聚變會產生大量高能中子,而材料被中子輻射產生的放射性問題比裂變堆嚴重的多。

人類投入了大量的資源、資金和時間,卻收效甚微,核聚變幾乎是絕無僅有的一個,甚至不能確定現在聚變方案,磁約束(託卡馬克、仿星器、箍縮等)、慣性約束是否真的可行,但人類必須堅持下去,因為我們承擔不起失敗的後果。也許經過無數的失敗,下個世紀核聚變將照亮世界。


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