如果实现了可控核聚变，专门建电站将海水淡化并抽到塔克拉玛干沙漠改变气候有可行性吗？

2019-10-28 14:42:29 佚名

峰w行天下

如果实现了可控核聚变，任何耗能的项目的可行度都将大大提高。将海水淡化抽到塔克拉玛干沙漠就是个十分耗能的工程，因此有巨大的能源供给必然会给这样的工程提供实现的基础。

什么是核聚变？

核聚变是跟太阳燃烧发光发热同类原理的核能。与核裂变让原子核分裂释放能量相反，核聚变将原子融合在一起释放能量。但维持核聚变需要大量的热和压力，这也需要能量，这是核聚变比较困难的原因。

核聚变可行吗？实际在地球上的热核聚变实验反应堆已经点了几次火了，但到目前为止还没有获得能源的净输出（因为投入的比输出的多）。

核聚变的三种最著名的实现方式：

束靶融合
束束融合
热核聚变

上图：核聚变（左）与核裂变（右），都能释放能量，也都会释放中子。中子是核污染的主要因素，因为中子会被非放射性元素吸收变成放射性同位素。

核聚变电厂如何运作？

通常是采用所谓的托卡马克装置，这是一种环形（看起来像甜甜圈）的核聚变反应器类型。环形装置内的磁铁可约束温度和压力极高的等离子体，以达到与太阳类似的条件（实际上温度会比太阳还高，因为太阳上的压力更大，需要的温度就降低了）。

在环形反应室内，将氢同位素（氘和氚）加热到1亿度，以触发聚变，如果这个过程能够自维持持续进行，无需再添加任何能量，那么反应器才能被确认成功。

反应器试验成功之后才会进行进一步的商业化开发，建造真正的核反应电厂。

核聚变电厂的能量产出效率极高，但是有后顾之忧

只需要少量的燃料就可以产生巨量的能量，这是核反应的特色，因为它的燃料是物质的质量，是完全损失掉物质的质量以爱因斯坦质能方程（E=mc^2）的关系输出能量，因为质能方程中的系数c^2是个非常大的数（9*10^12），因此一点点质量就可以转换为大量的能量。

但是核电厂的原料成本和维护成本也比较高，诸如要实现氘氚核聚变需要的氘和氚就比较难提取。氘相对丰度较高，每6420个氢同位素原子中就能找到一个氘原子，而氚相对较少。

幸运的是，氚可以通过锂的核反应来生成。锂在自然界相对丰富，可以从溶解在海水中的盐中提取，这个成本是负担得起的。国际热核实验堆（ITER）估计，锂矿可以提供足够的锂来为聚变电厂提供1000多年的电力，而海水中的锂可以满足大约六百万年的整个世界能源需求。

氚也是一般核电厂裂变堆的副产物，也可以在聚变反应过程中用“锂覆盖层”产生。从聚变中使用的等离子体中逸出的自由中子与反应堆堆芯“覆盖层”壁中所含的液态锂相互作用，可以生成氚，然后可将其用于反应本身。这个过程被称为“氚繁殖”。

上图：氚繁殖示意图。也就是说聚变反应堆的氚原料大体上是自给自足的。另外，液态锂覆盖层将为核聚变提供冷却，并为从反应中提取有用的能量提供了一种途径。锂覆盖层将是一箭双雕，既可提供维持反应的燃料来源，又可提供冷却剂来源。

福岛核电站现在想向太平洋倾倒的就是富含氚的放射性污水（氚有轻微的β衰变，就是发射出电子，而氘没有放射性）。世界上所有核裂变反应堆都可以生产生氚。所以说不定可以让核聚变发电厂跟核裂变发电厂协作一下，由核裂变发电厂为核聚变发电厂提供“点火”的电能，同时也提供氚燃料，这不是一举两得吗？

除了燃料问题，核聚变释放的中子会逐渐损耗核聚变容器，使得容器壁上的物质变得具有放射性，核聚变设施需要不断更换，处理这些更换下来的废件需要严密的放射性防护措施，这也会极大的增加核聚变的成本。目前科学家们还没有走到这一步，估计下一步这些现实的商业化问题会给人类开启核聚变能带来强大的经济学阻碍（技术不是问题，但成本是问题）。

可控核聚变面临的真正问题

阻碍核聚变成为有效的能源的因素主要在于反应堆之外——包括过高的成本，安全问题以及维持聚变反应所需的严酷条件。

核电面临的首要问题就是是相关的财务成本。

根据西方估算：2016年，建造和运营核电站的资本成本为每千瓦5945美元，而最先进的燃煤电厂的成本从226美元到5084美元不等。天然气发电厂的成本为678美元到1342美元不等。考虑到资金成本和能源生产成本，目前的核电厂是第二昂贵的电厂。核聚变电厂的总资本投资估计为85.25亿美元。目前聚变发电的平均电成本（电厂整个生命周期的成本之和除以所产生的电能的总和）估计为每毫瓦时117美元，这显然太太太贵了！

上图：各种电厂的平准化发电成本。从左到右：核裂变、煤炭、天然气、在岸风能、核聚变、太阳能、离岸风能。浅蓝色是最低值、深蓝色为最高值、黄色曲线是平均值。

至于海水淡化用来灌溉塔克拉玛干沙漠

只要有能量，这一点都不是问题，包括建立灌溉渠道的能量也都能包含在里面。甚至你想灌溉撒哈拉沙漠都不是问题啊。

但实际上建设一个把印度洋的水汽引入新疆腹地的设施可能会更顺其自然，毕竟灌水只是治标不是治本，塔克拉玛干沙漠干燥的原因是蒸发量大于降水量，不是灌水就能解决气候问题的。要让水汽和云能够飘过去，提供充足的自然降雨才行。

上图：地形造成的干旱才是沙漠的主要成因。

总结

可控核聚变可能是人类下一次能源革命的根本动力，因为核聚变释放的能量非常稳定。但是商业化还存在着一些问题，诸如燃料问题，这个似乎从技术上还比较好解决，但是发电成本在人类目前的生产力阶段似乎还很高，似乎还不具备相关的经济条件。

而就灌溉塔克拉玛干沙漠以改善气候来说，直接灌水的效果似乎并不那么“自然”，这个方案对于改变当地生态是有用的，但确是一件不那么经济的做法。老子讲：“道法自然”，无论掌握了多大的能量和能力，我们还是要遵从这个最基本的哲学（实际上也是经济学）——违反自然的必然是最昂贵的！

小宇堂

如果实现了可控核聚变，专门建电站将海水淡化并抽到塔克拉玛干沙漠改变气候有可行性吗？

可控核聚变应该是唯一一个全球参与的超级工程了，但从上世纪三十年代发现核聚变以来，到现在过去了将近90年，至今距离商业化还有一步之遥，仍然有大量的难题需要解决，但无疑可控核聚变的未来诱惑实在是太大，几乎无限的能源为人类展示了一个无比光明的未来，当然无限能源让改造沙漠也有了可能，如题，有可能吗？

可控核聚变真的无限能源，成本超低吗？

要讨论这个问题，我们必须来简单了解下什么叫核聚变：简单的说就是创造条件轻核结合成重核，这个过程将产生质量亏损，而损失的质量则以E=mc²方式释放出来，由于光速的平方几近天文数字，因此核聚变的能量高到我们难以想象，比如只需285克氢元素聚变，即可产生2万吨TNT爆炸的能量（广岛原子弹的威力）。

当然如此大能量的释放绝不容易实现，比如氢的三种同位素氕氘氚，其中氕最难实现聚变，只有超高温超高压条件下才有可能实现一定概率的聚变，而氘和氚要求则相对较低，因此以人类的这点微末道行只能避开超级难的氕，转而寻求氘和氚聚变，但即使如此，氘和氚的难度仍然极高，到现在已经努力数十年了，距离成功仍然是一步之遥。

而另一个坏消息是氘在海水中的含量为0.02%，比例很低，但海水取之不竭，因此氘不用担心，但氚就只能呵呵了，因为它是一种半衰期为12.43年的物质，所以自然界中几乎就不存在，只能生产，各位可以打听下它的单价，估计数千万美元/千克。

不过还有个好消息可以告诉大家，热中子轰击锂可以生产氚，而裂变堆和未来的氘氚聚变堆中都会有多余的中子，因此仍然可以边生产边发电，良性循环啊，能源解决，成本降低了吗？

答案是没有！

到2016年10月为止，全世界为之倾倒的ITER已经投入了超过160亿欧元，如果加上各国自行开展的可控核聚变研究的资金，那么总共超过上千亿美元估计还算少的。假如未来实现了可控核聚变，请问这些资金怎么分摊到成本中？以50年为基数分摊？这50年中上千亿美元的利息累计就是一件难以想象的事情。

所以等未来实现了可控核聚变，我们相信太阳能水电以及寿命期内且环保达标的火电，风电等等，都会构成可控核聚变电能强有力的对手，特别是水电，简直就不需要成本，完全只有建设和维护而已，可控核聚变没有优势。

因此可控核聚变的电能不可能用来淡化海水这种可以用太阳能蒸发完成的工作，毕竟海水淡化不像电能实时性要求太高，可以有太阳的时候工作，没太阳的时候采用电能。

治理沙漠的正确姿势

很多朋友认为沙漠植树就可以了，但其实不是这样，比如我们治理几近成功的毛乌素沙漠，地下水层比较浅，植树后存活率比较高，因此恢复绿植的可能性很大，当然这不能忽略了植树造林过程中付出的大量努力，毕竟毛乌素当年已经彻底沙化了。

比如塔克拉玛干沙漠是西风带引起的，只不过因为青藏高原的遮挡，导致西风带北移和高耸的喜马拉雅山与青藏高原阻挡了水汽北上而造就了塔克拉玛干沙漠，它地下水很深，蒸发量极大，仅有的雪山融水在无法保证沙漠地区的植被灌溉，而且塔克拉玛干沙漠移动砂层厚达上百米，这使得塔克拉玛干沙漠的改造极为困难。

从这个天然劣势上，似乎根本无法改造塔克拉玛干沙漠，因为它的海拔数百米到上千米不等，如果从黄海逐级抽水上塔克拉玛干沙漠几乎是一件不可能完成的任务，但请勿急躁，在塔克拉玛干沙漠的东北部有一个吐鲁番盘地，此处海拔比较低，最低的艾丁湖甚至低于海平面154.31米。

倒是有一种可能，将黄海引入艾丁湖，形成自流，不过将近数千公里的路程，就150米落差，几乎和平地差不多，必须要少许泵站提升，当然这比提升上千米成本要低很多，最终在吐鲁番盆地形成一个区域性的湖泊，进水量=蒸发量，形成平衡。

这将形成一个区域性蒸发量的优势，水汽会在附近区域产生循环降雨，当然这是海水，大量蒸发后盐分富集会形成盐湖，开发盐湖也是一种资源利用。水汽降雨的径流引向塔克拉玛干沙漠，从东北角开始，逐渐向西南扩展，形成规模效应。

所以，治理塔克拉玛干沙漠与核聚变无关，也许未来根本就不打算治理塔克拉玛干沙漠，这种流动性沙漠治理难度太大，不如将更容易治理的北疆和吐鲁番盆地处着手，真正治理其实也不需要淡水，自然蒸发改善局部气候，也许会让塔克拉玛干沙漠改观。

星辰大海路上的种花家

“生物，能源，材料，只要这三个领域中任意两个取得突破性进展，那么人类就能拥有实现按需分配的物质基础”

核能作为上个世纪初被发现，上个世纪40年代被开发，上个世纪50年代被小规模和平利用的新型能源，一直以来都被认为是形形色色发电方式的最好替代者，不过这个“最好替代者”指的是可控核聚变，目前如雨后春笋般出现的可控核裂变发电站在污染和安全已经功率方面远不能和可控核聚变相比。

然而人类对可控核聚变已经研究了半个多世纪了，直到今天也没能把它变为现实用来发电，因此科学界都出现了一句“距离可控核聚变永远只有50年”

不过虽然可控核聚变还没有实现，但相关的技术却是一直在进步，所以核电从业者们都相信可控核聚变总有一天会成功，我国未来几十年的重点科研项目中也少不了“可控核聚变反应堆研制工作”的身影。

理论上来说可控核聚变一旦实现后，世界将再也不会出现“能源危机”这样的字眼，因为可控核聚变需要的氢元素从海水中就能提取，4%的质能转化率以及清洁无辐射的特性必将使得电力得到前所未有的“充盈”，而与电相关的所有机器也可以“肆无忌惮”的开动。

不过电能的丰富并不意味着我们可以随便改造自然环境，因为塔克拉玛干沙漠的大气候并不是充足的电能以及水资源就能解决的，与其卯足了劲投入大量资源去改造一个鸟不生蛋的地方，还不如转过头来治理一些小沙漠，或者用核聚变的电把海水淡化后输送到缺水的地区来得实在。

人类文明改造自然的力量虽然很强，但地球天生就有沙漠，人类花大心思治理这些沙漠完全没有任何实际意义

宇宙观察记录

不可行。可控核聚变只能解决能源问题，同时缓解人类对环境的影响，却难以用于改造地球沙漠，代价太大了，并且可能对地球现有环境造成较大影响。

我国由于历史上的原因，，加上三北那些地区处于亚欧大陆内部，海洋的水汽难以到达，长期干旱，曾三北的沙漠有扩张的趋势，一些良田变为沙漠，同时也使得黄河携带的泥沙太多，严重影响生态，因此我国兴建了三北防护林，现在陕北的毛乌素沙地已经有所缩小，陕北黄土高原的土堆也被青草覆盖着，当地人的生活也发生了改变，同时在一些地方春季的扬尘天气也在逐渐减少。人类的力量是很强的，如果决心改造一片沙漠是会有一定成效的，但是相应的投入也会很大，再者地球上的水资源本身分布就是不均匀的，没必要强行改变。

地球陆地虽然占地球表面积的21%左右，其中还有相当一部分是高山、荒漠等不适合人类居住的场所，适合人类居住并发展农业的陆地只占所有陆地面积的百分之十几，所以人类面临的陆地资源还是有点紧张的。另外，沙漠地区不适合人类生存，但是也生活着很多物种，沙漠由于全部是沙子首日光照射后对地面空气的增温效应很明显，尤其是那些面积广阔的沙漠，上空会形成气压较低的气团，而海洋上空云团气压较高，大气流动从高压流向低压，在行进过程中携带的水不断形成降雨落到地面上。

可控核聚变实现后人类的确相当于拥有了无限的能源，但是单纯地浇水改造整个地球所有的沙漠环境并不见得是个明智的选择，沙漠的地质构造本身就使得沙漠难以保持水，不是简单地浇水就能解决的。

来看世界呀

核聚变反应可以放出巨大的能量，而且原料也很丰富，缺点是核聚变反应必须在超高压超高温的状态下才能发生。氢弹就是利用这个原理制成的。这种超高压超高温状态很难控制，因此核聚变反应的能量用于生产和生活就十分困难。研制可控核聚变反应装置是科学家一直在追求的目标。如果可控核聚变反应装置获得成功，可以方便的制造实施，那么人类能源领域将会发生一次革命，廉价的能源可以使原来不容易实现的一些工程得以实现。

淡化海水浇灌塔克拉玛干大沙漠，从技术上来说现在已经完全可以实现，只不过，收益和付出相比太不值得了。如果能源很廉价，这种工程可以仔细论证探讨其可行性。

黄骠马主人

如果核聚变解决，也就意味着能源无限，因为解决了能源问题也就意味着人类对自然界的资源的需求会大幅降低，人类会大幅集中于一个区域，沙漠边缘的人类活动会非常少，从而使环境破坏降低，更会因为人类对碳物能源需求的大幅降低，全球变暖也会逆转，届时极端天气也会变少。人类在太阳系中可以实现星际航行，理论上也意味着水，金属资源将无穷大，人类可以在金星采矿，在小行星带采水，在月球，火星采核聚变元素。来开个脑洞，人类在小行星带捕获一颗含水量较大的小行星，安装核聚变发动机，利用反推力将小行星慢速降落到沙漠地带，地下水与空气湿度将大幅增加，沙漠地带降水量陡增，不用几年沙漠变森林。