人类赖以生存的太阳,其辐射出的能量便来源于核心处的氢核聚变。风能以及石油、煤炭、天然气这种化石能源,它们本质上也是由太阳能转化而来。
核聚变是一种比核裂变更为高效的核能生产方式,仅需很少的氢原子核,便能产生非常巨大的能量,因此核聚变能被视为一种几乎取之不竭,用之不尽的无限能源。一旦人类彻底掌握了核聚变能,将使人类社会发生巨大的改变。比如靠核聚变能驱动的海水淡化工程,将彻底解决人类水资源短缺的问题。
核聚变和核裂变现象,发现至今都已经快100年了,不过人类却一直未掌握可持续的核聚变技术。只因为技术难度太高,核聚变发生的条件极为苛刻。太阳核心处的温度达到了1,500万摄氏度,并且压力极大。而人类要想在地球上造一个小太阳,必须要使反应温度达到数亿摄氏度,并且让这一状态保持稳定,才能持续输出聚变能。要达到可商用的状态,还必须让聚变反应堆输出的能量远大于输入的能量。
为了让人类尽快掌握核聚变能,2006年,在中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方主导下,国际热核聚变实验堆(ITER)项目正式开搞。该工程位于法国南部的卡达拉舍,是目前正在建设的世界上最大的实验性托卡马克核聚变反应堆,也是目前全球规模最大的国际科研合作项目之一。
然而希望是美好的,现实却不是,如此多个国家参与的耗资巨大的合作项目,很难保证各国都同一条心。因为各个国家的经济水平和科技水平差异很巨大,所以各国对项目的投入都各不相同,况且也没有谁愿意无私奉献,把自己多年的研究成果免费分享给它国,这就导致合作并不容易顺利继续下去。
国际热核聚变实验堆2006年计划在10年的时间里投入63亿美元,然而该项目经过多次延期,目前已延期至2025年,现在的预算已增长至220亿美元(约合1,500亿元人民币),相比最初的63亿美元,已经翻了将近4倍。
几十个国家,耗费了17年时间,花了上百亿美元,国际热核聚变实验堆至今仍未完工。据《科学美国人》披露的最新报告称,随着工期不断拖延,成本不断膨胀,如果还不能完工投入使用,此项目恐将成为历史上最大的烂尾工程之一。
可控核聚变的实现,根据对高温等离子体控制方式的不同,可分为磁约束和惯性约束两个方式。磁约束的实验装置发展出了两大类型,分别是托卡马克和仿星器。其中托卡马克是最被人看好的可控核聚变装置,除了国际热核聚变实验堆,中国、韩国、日本、美国等国都在发展该类型的实验装置。
国际热核聚变实验堆陷入泥潭,恐怕不是因为技术原因,这一点从这些年各大国的核聚变发展情况来看就知道了!实际上,这些年各大国自己的核聚变实验装置都搞得风生水起,比如美国走激光惯性约束方向的国家点火装置,就取得了很多成就。
我国虽然也参与了国际热核聚变实验堆项目,但只承担了其中约 9% 的任务,并且我国并没有放弃独立自主发展可控核聚变的线路。早在上个世纪,我国就已经开始了托卡马克的建设,并且在2006年就建造完成了世界上第1个全超导托卡马克实验装置“东方超环(EAST)”。目前我国已拥有数个托卡马克实验装置,已在该领域处于世界领先地位。并且我国在惯性约束聚变方面也有深入研究,已建成神光二号等实验装置。
俗话说,三个和尚没水吃,这种多国合作项目,每个国家都有自己的小心思,这么多年了还没完工,“国际热核聚变实验堆项目”烂尾的可能性真的很高!
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七匹马拉一辆车,跑的起来就有鬼了。