能源利用

超越时空

图为有“人造太阳”之称的全超导托卡马克大科学装置ＥＡＳＴ。（视觉中国供图）

马斯克表示：从长远来看，人类文明的大部分能源将来自太阳能，但这需要使用电池来储能，因为只有白天才有太阳，而且有时还是阴天，所以需要更先进的储能技术，未来还有很多技术问题有待解决。而长期来看，这也可能是为人类文明供电的重要手段之一。

对此，美国太空探索技术公司ＣＥＯ马斯克也持同样看法，他认为，当下最佳能源是核能，而太阳能则是未来能源。他说，目前核电站是生产能源最快，设施也最安全，特别在没有自然灾害的地方，不仅不应该关闭核电站，而且还应该重新开放已经关闭的核电站。　　　　

目前化石能源到了瓶颈期，终结化石能源时代的倒计时已经开始，就看谁能找到并掌握新能源。其实，人们已然看到了方向：第一个就是可控核聚变；第二个是太阳能。

聚变是将轻核（主要是氢的同位素氘和氚）加热到数亿度高温，使其聚合成较重的原子核，同时释放出巨大能量的过程，太阳的发光发热和氢弹爆炸就是这样的原理。目前，世界上许多国家包括中国，都在进行可控核聚变反应的研究。如全超导托卡马克核聚变实验装置（ＥＡＳＴ），是中国国家发改委批准立项的“九五”国家重大科技基础设施，拥有类似太阳的核聚变反应机制，因此该设施也被称为“人造太阳”。

２０１６年，ＥＡＳＴ物理实验取得重大突破，实现在国际上电子温度达到５０００万摄氏度持续时间最长的等离子体放电。２０１８年ＥＡＳＴ实现１亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。

２０２１年５月２８日，ＥＡＳＴ创造了新的世界纪录，成功实现了可重复的１．２亿摄氏度１０１秒，以及１．６亿摄氏度２０秒等离子体运行，将１亿摄氏度２０秒的原纪录延长了５倍。这项新纪录进一步证明了核聚变能源的可行性，也为迈向商用奠定了物理和工程基础。

那么，从核能的角度看，氘能当燃料。海水里有大量的氘，如果海洋中多达４５万亿吨的氘元素全部应用于核聚变，那么释放的能量足够人类使用几百亿年。但问题是，用氘作为燃料的话，在聚变反应之后会产生大量的中子，这些中子既伤锅炉，还会产生大量的辐射，其核废料更不好处理。

怎么办呢？让我们来认识一下可实现可控核聚变的燃料氦－３吧。

氦－３没有前面提到的氘的那些弊病，堪称是最完美的核聚变燃料。也就是说，如果有氦－３的话，就没人会用氘去实现可控核聚变了。

但是，氦－３在地球上的储量已探明只有５００公斤，几乎等于没有。不过，月球上倒是储存了１００万吨氦－３。或许，你会觉得那也没多少吧，中国单单烧煤，一天就消耗一千万吨。这就是核能与化石能源的区别了，别说１００万吨了，哪怕我们能登上月球开采１００吨氦－３，就够全世界使用一整年！

不过，问题又来了，氦－３不容易开采。如果上月球开采，第一步是建造空间站，进而在月球上建厂，必须雇用员工在那儿长期工作，还要实现能源的自循环……看来，要解决的问题还真不少。

虽然面临诸多困难，但是还是希望世界上第一个可以产生持续核聚变的反应堆——“人造太阳”试验早日成功，人类可早日从“石油文明”走向“核能文明”！

（作者系加拿大某国际财团风险管理资深顾问，科幻作家）

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