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每月交電費(fèi)時(shí)心疼賬單,加油時(shí)盯著油價(jià)嘆氣,夏天擔(dān)心停電、冬天顧慮供暖不足——這大概是大多數(shù)人對(duì)“能源”最直觀的感受。
從廚房的燃?xì)庠畹匠鲩T開的汽車,從手機(jī)充電到工廠運(yùn)轉(zhuǎn),能源就像空氣一樣,滲透在生活的每一個(gè)角落,卻又總帶著“不夠用”的焦慮。
但現(xiàn)在,一個(gè)能徹底終結(jié)這種焦慮的技術(shù)正在加速走來——它就是被稱為“人造太陽(yáng)”的可控核聚變。
這個(gè)聽起來像科幻電影的名詞,不是遙遠(yuǎn)的幻想,而是中國(guó)和全球科學(xué)家們實(shí)打?qū)嵉目蒲型黄啤?/p>
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2027年發(fā)電演示、2030年點(diǎn)亮第一盞燈、2050年商業(yè)化落地,清晰的時(shí)間線背后,是人類即將邁入“能源自由”的信號(hào)。
可控核聚變,正在用幾乎無限的清潔能量,定義一個(gè)全新的文明紀(jì)元。
01.
對(duì)普通人來說,“能源”最直接的關(guān)聯(lián)就是開銷和便利。
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每月的電費(fèi)、燃?xì)赓M(fèi)、油費(fèi),都是固定支出;極端天氣時(shí)的限電、加油站偶爾的排隊(duì),也讓生活多了幾分被動(dòng)。
但很少有人想過,這些日常焦慮的背后,是“稀缺”二字在主導(dǎo)著全球的運(yùn)行邏輯。
石油、天然氣這些化石燃料,是地球億萬年形成的不可再生資源,按照當(dāng)前的消耗速度,石油大概只能再用50年,煤炭也不過200年。
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為了爭(zhēng)奪這些有限的資源,不僅國(guó)際間存在競(jìng)爭(zhēng),甚至?xí)l(fā)沖突,而最終的成本,還是會(huì)轉(zhuǎn)嫁到每個(gè)普通人身上——油價(jià)上漲、電費(fèi)上調(diào),都是資源稀缺的直接體現(xiàn)。
更讓人頭疼的是,傳統(tǒng)能源還帶著“污染”的副作用。
燒煤炭會(huì)排放大量二氧化碳,加劇全球變暖;石油泄漏會(huì)污染海洋,影響生態(tài);即便是目前的核裂變核電站,也會(huì)產(chǎn)生半衰期長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬年的放射性廢料,處理起來風(fēng)險(xiǎn)極高。
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而可再生能源,比如太陽(yáng)能、風(fēng)能,雖然清潔,卻受限于自然條件。
晚上沒有太陽(yáng)、無風(fēng)天沒有風(fēng)能,能量不穩(wěn)定,還需要大量土地建設(shè)發(fā)電設(shè)施,很難成為支撐整個(gè)社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)的“主力能源”。
就在大家對(duì)能源未來感到迷茫時(shí),可控核聚變出現(xiàn)了。
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它能提供幾乎無限的能量,還清潔、安全,完全避開了傳統(tǒng)能源的所有短板。這也是為什么,它被全球公認(rèn)為“終極能源方案”。
提到“人
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造太陽(yáng)”,很多人會(huì)以為是造一個(gè)太陽(yáng)掛在天上,其實(shí)不然。
它的核心是“模仿太陽(yáng)的能量產(chǎn)生方式”,在地球上造出一個(gè)可控的能量源。
核聚變的原理不難,但實(shí)現(xiàn)起來難就難在“可控”二字。
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氫彈就是不可控的核聚變,一旦引爆就會(huì)瞬間釋放所有能量,無法利用;而我們需要的,是讓核聚變反應(yīng)穩(wěn)定、持續(xù)地進(jìn)行,把釋放的能量慢慢轉(zhuǎn)化為電能,供人們使用。
要讓氘和氚發(fā)生核聚變,需要兩個(gè)極端條件:上億度的高溫和極高的壓力。為什么要這么極端?
因?yàn)樵雍硕紟д姡拖駜蓚€(gè)同名磁極的磁鐵,會(huì)互相排斥,想要讓它們撞在一起合成新原子核,必須用巨大的能量打破這種排斥力。
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上億度的高溫是什么概念?太陽(yáng)核心的溫度也才1500萬度,而可控核聚變需要的溫度,是太陽(yáng)核心的6倍以上。
在這個(gè)溫度下,所有物質(zhì)都會(huì)變成等離子體——一種帶電的粒子狀態(tài),任何固體材料都無法承受這種高溫,普通的容器根本裝不住。
02.
怎么解決“裝”的問題?科學(xué)家想到了一個(gè)妙招:用磁場(chǎng)當(dāng)“牢籠”。
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帶電的等離子體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)受到洛倫茲力的作用,沿著固定軌道運(yùn)動(dòng)。
基于這個(gè)原理,科學(xué)家發(fā)明了“托卡馬克裝置”——一個(gè)環(huán)形的真空室,周圍纏繞著超導(dǎo)線圈,通電后產(chǎn)生超強(qiáng)磁場(chǎng),把上億度的等離子體牢牢約束在環(huán)形軌道上,不讓它接觸容器壁,同時(shí)讓原子核持續(xù)碰撞發(fā)生聚變。
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簡(jiǎn)單理解,托卡馬克裝置就像一個(gè)“磁場(chǎng)籠子”,把核聚變這頭“高溫猛獸”關(guān)在里面,讓它乖乖地持續(xù)釋放能量。
而中國(guó)的“EAST東方超環(huán)”,就是這個(gè)領(lǐng)域的“佼佼者”。
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可控核聚變是21世紀(jì)最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)工程之一,全球多個(gè)國(guó)家都在競(jìng)速。而中國(guó),用幾十年時(shí)間完成了從“追趕”到“領(lǐng)跑”的跨越,關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)清晰可見,每一步都走得扎實(shí)有力。
2006年,中國(guó)自主研制的“EAST東方超環(huán)”在安徽合肥建成,這是全球首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置,標(biāo)志著中國(guó)在可控核聚變領(lǐng)域進(jìn)入了“自主研發(fā)”的新階段。
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從2006年到2025年,EAST不斷創(chuàng)造奇跡:
2017年,實(shí)現(xiàn)1億度高溫下持續(xù)運(yùn)行100秒,首次達(dá)到核聚變實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵溫度門檻;
2021年,刷新紀(jì)錄,實(shí)現(xiàn)1.2億度高溫下持續(xù)運(yùn)行101秒,證明了中國(guó)在等離子體約束方面的技術(shù)實(shí)力;
2023年,再次突破,實(shí)現(xiàn)1億度高溫下穩(wěn)態(tài)高約束模運(yùn)行1066秒,這一數(shù)據(jù)在全球范圍內(nèi)絕無僅有,意味著中國(guó)已經(jīng)掌握了長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定約束高溫等離子體的核心技術(shù);
2025年5月,中國(guó)另一款重要實(shí)驗(yàn)裝置BEST(世界首個(gè)緊湊型可控核聚變裝置)在合肥正式啟動(dòng),同年10月,BEST完成核心部件杜瓦底座的毫米級(jí)精準(zhǔn)安裝,向發(fā)電演示邁出關(guān)鍵一步。
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這些突破不是偶然,背后是中國(guó)在超導(dǎo)材料、精密制造、等離子體控制等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)積累,也讓中國(guó)成為全球可控核聚變研究中不可或缺的核心力量。
可控核聚變的巨大價(jià)值,讓它成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
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除了中國(guó),美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家和地區(qū)也在加緊布局,形成了“多國(guó)競(jìng)速、各有側(cè)重”的格局。
可控核聚變被稱為“終極能源”,不是夸大其詞,而是因?yàn)樗谌剂稀h(huán)保、安全三個(gè)核心維度,都達(dá)到了現(xiàn)有能源無法企及的高度,完全契合人類未來的發(fā)展需求。
03.
對(duì)普通人來說,這意味著什么?
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簡(jiǎn)單說,就是“能源再也不用省著用”。
電費(fèi)、燃?xì)赓M(fèi)可能只需要現(xiàn)在的零頭,甚至免費(fèi);新能源汽車充電成本可以忽略不計(jì),出行成本大大降低。
能源成本的下降,會(huì)帶動(dòng)一系列商品和服務(wù)價(jià)格下調(diào)。
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同時(shí),生活的便利性會(huì)大幅提升。
不用擔(dān)心停電,空調(diào)可以24小時(shí)開著,冬天供暖、夏天制冷再也不用心疼電費(fèi);偏遠(yuǎn)地區(qū)也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電,農(nóng)村和山區(qū)的生活條件會(huì)大幅改善。
可控核聚變,也能從根本上解決糧食問題。
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一方面,能源充足后,可以大規(guī)模發(fā)展海水淡化技術(shù)。
地球71%的面積是海洋,海水淡化需要消耗大量能源,一旦能源成本極低,就能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模海水淡化,為農(nóng)業(yè)灌溉提供充足的淡水,讓沙漠變綠洲,增加可耕種土地面積。
另一方面,可控核聚變可以提供充足的電力,支持垂直農(nóng)場(chǎng)、人工光合成等新型農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。
垂直農(nóng)場(chǎng)不需要占用大量土地,在城市里就能實(shí)現(xiàn)蔬菜、水果的工業(yè)化生產(chǎn),不受天氣、季節(jié)影響,產(chǎn)量是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的數(shù)倍。
未來,糧食將不再受土地、水源、氣候的限制,全球糧食危機(jī)將成為歷史,每個(gè)人都能吃飽吃好,享受高品質(zhì)的飲食。
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可控核聚變零排放、零污染的特點(diǎn),會(huì)讓環(huán)境問題得到根本性解決。
隨著聚變電站取代化石燃料電廠,二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放會(huì)大幅減少,霧霾天氣會(huì)越來越少,空氣質(zhì)量會(huì)持續(xù)改善。
同時(shí),能源充足后,可以投入更多的精力和資源治理環(huán)境污染。
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未來,藍(lán)天白云將成為常態(tài),河流清澈、空氣清新,人類與自然將實(shí)現(xiàn)和諧共生。
可控核聚變提供的巨大能量,會(huì)為科技發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。
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同時(shí),能源充足后,人工智能、量子計(jì)算、高端制造等領(lǐng)域會(huì)迎來爆發(fā)式發(fā)展。
未來,科幻電影里的場(chǎng)景可能會(huì)成為現(xiàn)實(shí):星際旅行、人工智能普及、新型材料層出不窮,人類文明將邁向一個(gè)更高的階段。
結(jié)語(yǔ):
從擔(dān)心電費(fèi)漲價(jià)到期待能源自由,從依賴化石燃料到擁抱清潔無限的“人造太陽(yáng)”,可控核聚變的發(fā)展,正在改寫人類文明的進(jìn)程。
當(dāng)“人造太陽(yáng)”真正點(diǎn)亮千家萬戶的那一刻,人類將徹底告別能源焦慮,迎來一個(gè)物質(zhì)豐裕、環(huán)境優(yōu)美、科技發(fā)達(dá)、社會(huì)和諧的新紀(jì)元。
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一個(gè)由可控核聚變定義的能源新紀(jì)元,已經(jīng)向我們走來。
你,準(zhǔn)備好了嗎?
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