核聚变到底有多强？100克的核燃料，可以让一辆汽车跑多远？

能量是我们这个宇宙最基础的硬通货。它点亮城市、种出粮食、驱动电脑，人类文明的每一步都离不开能源。


现在我们获取能量的路子不少：烧化石燃料、核裂变发电、太阳能光伏发电，但每一种都有各自的毛病。
化石燃料烧出来的污染物毒性很强，核电站会产生难以处理的核废料，太阳能又受天气限制，现在还没有足够多的电池能把晴天的电存起来供阴雨天用。
抬头看太阳，它好像永远在免费释放着无穷无尽的能量。那我们能不能在地球上造一个小太阳？把恒星的能量装进瓶子里给人类用？这就是核聚变研究想要回答的问题。
太阳发光发热靠的就是核聚变。简单来说，核聚变是一种热核反应，参与反应的物质得热到离谱的程度，热到原子的电子都被甩掉，变成一团原子核和电子到处乱撞的等离子体。
因为原子核都带正电，互相之间会排斥，想要让它们撞到一起融合，就得让粒子跑得极快，而极快在物理上就意味着极热，得有几百万甚至上亿度。


恒星天生有作弊器，它们质量足够大，核心的巨大压力能自动产生高温，把原子核硬挤到一起发生融合，生成更重的原子核，同时释放出巨大能量。科学家想把这种能量利用起来，造出新一代的发电站，也就是核聚变反应堆。
但地球上没有恒星那么大的质量，没法靠蛮力压出核聚变，只能想别的办法。目前科学家搞出了两条主要技术路线。
第一种叫磁约束，用强磁场把等离子体困在一个甜甜圈形状的反应舱里，让它在里面加热反应。
法国的国际热核聚变实验堆就是这种路线，用液氦冷却的超导磁体，温度低到接近绝对零度，和内部上亿度的等离子体加起来，可能是整个已知宇宙里温差最大的地方。
第二种叫惯性约束，用超强激光脉冲瞬间打在燃料靶丸表面，让靶丸向内坍缩，在极短的时间里把燃料压到足够热、足够密，触发聚变。美国的国家点火装置用的就是这种思路，它拥有全世界最强的激光系统之一。


不过这些目前都还只是实验。科学家确实能实现核聚变反应，但现在做一次实验投入的能量，比反应放出来的能量还多，属于亏本买卖。
这项技术离商业化发电还有很远的路要走，甚至有可能永远都走不到那一步，毕竟在地球上造出可控的恒星，本身就是一件难度逆天的事。
如果真的做成功了，效率会高到离谱。一杯海水里的聚变燃料，释放的能量就相当于烧一桶石油，而且几乎没有废料。
聚变反应用的是氢的同位素，海水里到处都是氢，但不是所有氢都能用，得用带额外中子的氘和氚才行。
氘是稳定的，海水里储量极其丰富，取之不尽。麻烦的是氚，它有放射性，全世界加起来可能也就20公斤左右，大多还在核弹头里，价格贵得吓人。


所以科学家也在找氚的替代品，氦3就是个很不错的候选。可惜氦3在地球上也极其稀有。
不过月球可能是答案，几十亿年的太阳风在月球土壤里沉积了巨量的氦3，如果能去月球筛土开采，储量够全世界用几千年。这又多了一个建设月球基地的理由。
很多人担心造小太阳会不会很危险，其实聚变反应堆比大多数发电站都安全。它不像裂变核电站那样会发生堆芯熔毁的大事故，如果磁场约束失效，等离子体一扩散就凉了，反应立刻停止，说白了它根本炸不起来。
唯一的风险是放射性的氚泄漏，氚和氧气结合会变成带放射性的水，渗到环境里有危害。好在反应堆里平时也就只有几克氚，就算漏了也会很快被稀释，造不成大灾难。


说到这里很多人会好奇，核聚变能量密度到底有多夸张？100克核燃料能让一辆汽车跑多远？
按理论换算，100克氘氚燃料完全聚变，释放的能量差不多相当于2000多吨汽油，按普通家用车百公里油耗8升算，足足能跑将近3000万公里，绕地球赤道700多圈都用不完。这就是恒星级能源的恐怖之处。
既然这么好，为什么我们还没用上？核心问题就是成本。没人敢说核聚变一定能商业化成功，这本质上是一场价值百亿美元的豪赌，这笔钱如果投在已经验证可行的其他清洁能源上，可能见效更快。
有人觉得应该及时止损，也有人觉得，一旦成功就是全人类无限的清洁能源，再大的风险也值得一试。
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