可控核聚变“人造太阳”:2024年有望实现突破未来能源的希望何时来临?

时间: 2025-04-14 15:44:39 |   作者: 等离子表面处理

  在未来的能源舞台上,一个激动人心的术语越来越频繁地出现在我们的视野中,那就是“可控核聚变”。今年1月,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所的强流直线等离子体装置“赤霄”,标志着中国在核聚变研究上迈出了关键一步。接着,位于合肥的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)在不久前实现了1亿摄氏度高温下1066秒的稳定运行,刷新了国际纪录。看似是技术上的突破,却在我们心中点燃了希望:或许核聚变这一“终极能源”的梦想,正逐步成为现实。

  无可否认的是,过去几十年,核聚变被诸多专家评估为人类能源之梦的有关技术之一。自20世纪50年代以来,”人造太阳“的概念一度引发了极大的热情,然而在功利的追逐之中,技术的发展却是一波三折。如今,当我们正真看到“赤霄”的横空出世,和EAST的耀眼成绩,是否意味着可控核聚变的曙光即将来临?

  作为核聚变的象征,托卡马克装置的目的是模拟太阳能量的产生过程。在高温和高压的环境中,核聚变能量释放出巨大的能量,成为人类获取清洁能源的希望。托卡马克结构较为复杂,像个巨大的甜甜圈,内部的等离子体需要被强磁场约束在极高温度下运行。可控核聚变的本质,就是将氢同位素加热到极高的温度,促使氢的原子核融合,释放出大量的能量。

  这其中的壁材料问题被视为“人造太阳”的关键挑战之一,尤其是“第一壁”(即直接与等离子体接触的材料)。可以说,第一壁的性能必然的联系到聚变反应堆的长期稳定运行。科学家们正在努力找到可以长时间忍受强粒子流轰击的材料,而“赤霄”的出现,恰恰为解决这一难题提供了重要实验数据。

  在可控核聚变的全球竞赛中,许多企业和科研团队逐渐登场。根据聚变行业协会FIA发布的《2024年全球聚变行业报告》,业内对于2030年前实现聚变电力上网的乐观预期逐渐升温。在众多参与者中,国内企业星环聚能的创始人陈锐曾表示,预计2030年左右,至少会有一些商业聚变公司能制造出聚变示范电站。

  核聚变的技术发展说明我们可以在未来依靠清洁能源的资源,然而真正的重点是共识与合作。2022年,位于美国的国家点火装置(NIF)首次成功点火,生产出比输入能量多的输出能量,成为可控核聚变领域的重要里程碑。尽管这样的成就令人振奋,但仍有许多人对此表示谨慎,认为要实现真正的可控核聚变,还有许多技术与工程壁垒亟待跨越。

  如果我们仔细分析,核聚变的“实现”不仅取决于技术突破,还受到市场需求、政策支持和投资规模等多重因素的影响。核聚变面临的最大挑战之一,就是如何在工程执行上实现高温等离子体的长期稳定运行。高温聚变对装置材料和制造工艺提出了极高的期望。正如孙玄教授所言,未来聚变研究中最关心的问题是等离子体稳态和自持燃烧,全球尚未实现长时间燃烧的聚变堆实验,将是技术发展中重要的里程碑。

  那些投入到核聚变研究的人,无一例外都希望在有生之年看到核聚变驶入商业化阶段。核聚变的“50年定律”似乎总是跟随我们,不论在哪个历史节点,我们总是乐观的认为:“未来50年能轻松实现可控核聚变。”但在如今技术日新月异的背景下,慢慢的变多的企业、创新者和投资者开始探索这一领域,或许“50年定律”也会在不久的将来被打破。

  然而对于民众来说,期待与担忧总是交织。可控核聚变是不是真的能够成为人类的“终极能源”?我们能否在科学与技术的推进中,迎来一个低碳环保的未来?这样一些问题暂时没明确的答案,但显然,当前的研究进展让人充满期待。

  自2006年建成运行以来,EAST的表现逐步突破了许多记录,为全球聚变技术的发展注入了新的动力。科研人员通过“赤霄”和EAST等设备不间断地积累实验数据,将有利于聚变反应堆设计与开发。同时,关于核废料处理、能源转化等一系列有关技术的探索,都能够为将来的清洁能源时代铺平道路。

  作为国家战略需求,被寄予厚望的可控核聚变,资金投入只会慢慢的大。2023年11月,中国国务院国有资产监督管理委员会明白准确地提出,进一步鼓励企业加入可控核聚变的发展。正因为有了这些政策的支持和推动,市场的响应也愈加积极。在未来,是否会有更多企业为了这项伟大事业而汇聚力量,助推可控核聚变走向市场?

  在这场“人造太阳”的全球竞争中,科学不仅是故事的核心,更是未来的希望。每一个突破,都可能为人类打开一扇通向未来的窗。当我们展望未来,或许有一天,核聚变带给我们的不单单是力量,更有和平与繁荣的生活。即便面临重重挑战,但只要我们继续前行,未来终将会为我们照亮前路。让我们共同期待,在不久的将来,“人造太阳”的梦想能够照亮每个人的心灵。返回搜狐,查看更加多