可控核聚變50年後能實現嗎? | 科技袁人_風聞
风云之声-风云之声官方账号-2022-01-21 20:55
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可控核聚變是人類在現有技術條件下有望掌握的最強的能源,是人類亟待攀登的下一級大台階。
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可控核聚變是人類在現有技術條件下有望掌握的最強的能源,是人類亟待攀登的下一級大台階。但如果要講具體的原理與實驗條件,如等離子體高約束模式、聚變三重積、第一壁、偏濾器、氦灰、氚自持等等,大多數人就不知所云了。



1.2億攝氏度燃燒101秒
因此,每當有一個可控核聚變的新聞出來,公眾都會很關心,不過對技術細節就總是“不明覺厲”。如果要提問,問題也大都是“離實現可控核聚變還有多少年”。對於這個老生常談的問題,研究人員的回答也總是“還有50年”。聽起來這個回答似乎也是老生常談,簡直像是在敷衍。但其實,這個50年現在是個實數,而不是虛數。
2020年7月28日,國際熱核聚變實驗堆(ITER)開始在法國組裝,預期2025年建成。全世界所有有實力的國家都在參與ITER,包括中、美、俄、日、韓、印,以及作為東道主的歐洲。同時,中國獨立建設的中國聚變工程實驗堆(CFETR)也在進行工程設計,預期2030年代建成。


中國聚變工程實驗堆CFETR建築羣效果圖
ITER的目標,是為未來的核聚變反應堆提供氘氚等離子體物理基礎。CFETR的目標,是為建堆提供工程基礎,尤其是材料、氚循環和遙操作,同時在超導和加熱方面繼續加強。國際聚變界希望在2050年左右建成示範堆DEMO,在這方面中國的規劃是引領世界的。如果一切順利,希望在2070年左右建成有商業價值的核聚變發電站(衝出太陽系的第一步 | 袁嵐峯)。你看,從現在到2070年不正好是50年嗎?

中國磁約束聚變發展路線圖
我還想告訴大家,雖然可控核聚變是等離子體物理中最引人關注的話題,但等離子體物理的研究範圍遠不止此。例如,等離子體可以用於航天發動機的電推進,可以用於對芯片和電池的加工,可以用於向化學體系定向注入能量,由此就可以用於消毒殺菌,可以用於淡水淨化,可以用於傷口止血,甚至可以用於治療癌症(科大等離子體,星辰大海歡迎你 | 袁嵐峯)。


電推進大大擴展我們在太陽系中推動航天器的能力(《等離子體科學十年進展與展望(2020)》)
而在根子上,等離子體基礎理論已經很長時間沒有突破了,現在這方面的理論仍然十分複雜,大大限制了我們的預測能力。因此,如果你對可控核聚變的關心更加深入,你就會關心到等離子體的廣泛應用,關心到等離子體的基礎理論。也許需要基礎理論的突破,才能把人類帶入下一個大台階。