馬斯克(Elon Musk)多次公開表示,在地球上造核聚變反應堆是“超級愚蠢”的。他的核心邏輯是:既然天上已經有一個現成的、巨大的、免費的核聚變反應堆(太陽),我們為什麽還要花巨資在地球上造“微縮版”?太陽每小時照射到地球的能量,足夠全人類使用一年。隻要鋪設足夠多的太陽能板(比如在猶他州或內華達州取一小塊地),就能供全美國用電。再配合特斯拉的 Megapack 等大型電池,解決晚上沒太陽的問題。如果覺得這樣還不夠的話,在太空中放一係列光伏板,那就能全天候遇到陽光,雖然技術上也很困難,但比核聚變還是容易多了!
大多數人理解的核聚變,是兩個氫原子聚合,釋放出巨大的能量,就像發生在太陽上的那種。可惜,這種H1-H1 聚變,在地球上並沒有可行性。這種聚變的產能並不大,如果你把太陽中心的一立方米拿出來,它的發熱功率還不如你家裏的堆肥桶。太陽之所以能量巨大,純粹是因為它體量巨大。地球上造不出太陽那麽大的重力環境,所以我們隻能選擇“最容易發生”的反應,即 氘(D)和 氚(T)。它們的反應截麵(碰撞成功的概率)比 H1-H1 高出好幾個數量級。
但這個D-T反應,D+T---He+n+17.6MeV, 需要極度的高溫高壓,還會產生大量的中子。這樣的反應條件,目前隻有在氫彈中可以得以實現。氫彈需要一個裂變彈(核彈)起爆,產生上億度的高溫和高壓,讓氘(D)和 氚(T)發生聚變。
如果要建立一個和平應用的聚變爐,有這麽幾個難點。首先是產生這種聚變的高溫高壓條件,非常難以做到。其次,雖然氘的儲量很高,在海水中取之不盡,但氚卻非常稀缺。目前取得氚的方法是間接的,在聚變反應堆的內壁鋪一層鋰 (Lithium)。當聚變產生的中子撞擊鋰時,會發生反應生成氚,但這個工藝,並不容易,目前還無法在民用裝置中做到。第三,中子是個很強的放射源,使得反應堆必須加裝一個防護層,其要求甚至高於裂變裝置。
目前聚變實驗裝置官方估計約為 220 億至 250 億美元(甚至有外部估算高達 650 億美元)。如果以目前這種水平,發出電每度需5萬美元,對比目前裂變核電的一美元,可以見得,要讓聚變成為經濟上可行,這個距離可不是一般的長。
核聚變難,代價高昂,已經成為業內人士的共識,但中國在這個方麵很執著,一直不懈地推進。因為中國在電動車,太陽能方麵很成功,這使得美國人也不敢怠慢,不得不在核聚變方麵也在推進。
去年中國的發電量首次突破 10萬億千瓦時 (10,000 TWh),大約是美國的兩倍多,並且超過了歐盟、日本、俄羅斯和印度四大經濟體的總和。在發電來源中,煤電依然占55-60%,水電15%, 風光22-25%,核電
有了電,再加電動車普及,就不太需要石油,電還可以生產糧食,淡化海水,驅動AI,美國在戰略上就無法卡中國的脖子了。而且,電動化帶來的技術革新,可以為中國帶來極大的價值增量,技術出口,和全球影響力。因此,中國把賭注都放在電上,計劃到2035年,中國的發電量大約是美國的3-4倍,如果實現,美國要不投降都難!
風光發電量增速非常明顯,但最大限度也隻能占到現有的10萬億千瓦時的50%,要靠它們來實現幾十萬億度電的倍增,技術上幾乎沒有可能性。水電,煤電也擔當不了這個重任,裂變核電呢?除了成本巨大,工期長外,核電站因為降溫和安全的要求,必須建在水邊(海或者大湖),中國沒有像美國五大湖那樣的大湖,因此隻限海邊,潛力不大了,更擔當不了提供幾十萬億度電的增量的重任。至於釷鹽發電,目前還是一個概念,量也不可能巨大。剩下的選擇,就是馬斯克說的太空太陽能和核聚變。
在地麵上,由於大氣層的吸收、散射以及晝夜交替,太陽能板的效率大打折扣。但在高軌道(特別是地球同步軌道),一年中 99% 的時間都暴露在強烈的陽光下,隻有在春分和秋分前後的極短時間內會進入地球陰影。那裏的光強比地麵平均高出 6-10 倍,因為沒有大氣的削弱。它提供的是完美的“基荷電力”,像核電站一樣穩定,不再受天氣和晝夜影響。
有了電,怎麽傳回地球?拉一根 3 萬公裏的電線顯然不現實。目前的主流方案是:微波輸電。雖然理論可行,空間電站還需要解決幾個“硬核”問題。 要達到一座核電站的發電量(約 1GW),空間站的反射鏡或光伏陣列需要達到 1-2 公裏寬。這在目前是史無前例的超大型航天器。 盡管微波穿透大氣層的損耗隻有 2% 左右,但“電→微波→電”的兩次轉化效率目前還有待提升。 想象一下,從 36,000 公裏外射出一束能量,必須精準擊中地麵的接收場,偏離一點點都可能帶來安全隱患(雖然微波束能量密度通常被設計得低於陽光,不會像電影裏那樣“燒毀城市”)。反正現在,這個技術還隻停留在理論上,近期沒有實現的可能性。
目前核聚變還是聚焦於最可行的氘(D)和 氚(T)聚變。中國還是走在比較靠前的,中國在托卡馬克(磁約束)路線上的進步非常驚人,主要依靠 EAST(東方超環) 和 HL-3(新一代人造太陽) 兩大裝置。在 HL-3方麵, 2025-2026 年間,中國 HL-3 成功實現了電子溫度 1.6 億度、離子溫度 1.1 億度的重複放電,並大幅提升了三乘積(溫度×密度×時間)的綜合參數。在EAST方麵,中國突破了“密度極限”,證明了在高密度條件下依然能保持等離子體穩定,這為未來的“點火”掃清了物理障礙。中國也正在建設 BEST(燃燒等離子體實驗裝置)。國家的目標是在 2030 年前後實現真正的氘氚燃燒並發電。中國目前的策略是舉國之力,工程進度幾乎是全球最快的。因此,中國的核聚變可以說處於黎明前,第一個實現跳躍是很可能的!
如果成功,那麽中國將奠定自己的超級大國的地位,很難被超越了!
中國把國運押在核聚變上
朱頭山 (2026-02-26 09:49:24) 評論 (10)馬斯克(Elon Musk)多次公開表示,在地球上造核聚變反應堆是“超級愚蠢”的。他的核心邏輯是:既然天上已經有一個現成的、巨大的、免費的核聚變反應堆(太陽),我們為什麽還要花巨資在地球上造“微縮版”?太陽每小時照射到地球的能量,足夠全人類使用一年。隻要鋪設足夠多的太陽能板(比如在猶他州或內華達州取一小塊地),就能供全美國用電。再配合特斯拉的 Megapack 等大型電池,解決晚上沒太陽的問題。如果覺得這樣還不夠的話,在太空中放一係列光伏板,那就能全天候遇到陽光,雖然技術上也很困難,但比核聚變還是容易多了!
大多數人理解的核聚變,是兩個氫原子聚合,釋放出巨大的能量,就像發生在太陽上的那種。可惜,這種H1-H1 聚變,在地球上並沒有可行性。這種聚變的產能並不大,如果你把太陽中心的一立方米拿出來,它的發熱功率還不如你家裏的堆肥桶。太陽之所以能量巨大,純粹是因為它體量巨大。地球上造不出太陽那麽大的重力環境,所以我們隻能選擇“最容易發生”的反應,即 氘(D)和 氚(T)。它們的反應截麵(碰撞成功的概率)比 H1-H1 高出好幾個數量級。
但這個D-T反應,D+T---He+n+17.6MeV, 需要極度的高溫高壓,還會產生大量的中子。這樣的反應條件,目前隻有在氫彈中可以得以實現。氫彈需要一個裂變彈(核彈)起爆,產生上億度的高溫和高壓,讓氘(D)和 氚(T)發生聚變。
如果要建立一個和平應用的聚變爐,有這麽幾個難點。首先是產生這種聚變的高溫高壓條件,非常難以做到。其次,雖然氘的儲量很高,在海水中取之不盡,但氚卻非常稀缺。目前取得氚的方法是間接的,在聚變反應堆的內壁鋪一層鋰 (Lithium)。當聚變產生的中子撞擊鋰時,會發生反應生成氚,但這個工藝,並不容易,目前還無法在民用裝置中做到。第三,中子是個很強的放射源,使得反應堆必須加裝一個防護層,其要求甚至高於裂變裝置。
目前聚變實驗裝置官方估計約為 220 億至 250 億美元(甚至有外部估算高達 650 億美元)。如果以目前這種水平,發出電每度需5萬美元,對比目前裂變核電的一美元,可以見得,要讓聚變成為經濟上可行,這個距離可不是一般的長。
核聚變難,代價高昂,已經成為業內人士的共識,但中國在這個方麵很執著,一直不懈地推進。因為中國在電動車,太陽能方麵很成功,這使得美國人也不敢怠慢,不得不在核聚變方麵也在推進。
去年中國的發電量首次突破 10萬億千瓦時 (10,000 TWh),大約是美國的兩倍多,並且超過了歐盟、日本、俄羅斯和印度四大經濟體的總和。在發電來源中,煤電依然占55-60%,水電15%, 風光22-25%,核電
有了電,再加電動車普及,就不太需要石油,電還可以生產糧食,淡化海水,驅動AI,美國在戰略上就無法卡中國的脖子了。而且,電動化帶來的技術革新,可以為中國帶來極大的價值增量,技術出口,和全球影響力。因此,中國把賭注都放在電上,計劃到2035年,中國的發電量大約是美國的3-4倍,如果實現,美國要不投降都難!
風光發電量增速非常明顯,但最大限度也隻能占到現有的10萬億千瓦時的50%,要靠它們來實現幾十萬億度電的倍增,技術上幾乎沒有可能性。水電,煤電也擔當不了這個重任,裂變核電呢?除了成本巨大,工期長外,核電站因為降溫和安全的要求,必須建在水邊(海或者大湖),中國沒有像美國五大湖那樣的大湖,因此隻限海邊,潛力不大了,更擔當不了提供幾十萬億度電的增量的重任。至於釷鹽發電,目前還是一個概念,量也不可能巨大。剩下的選擇,就是馬斯克說的太空太陽能和核聚變。
在地麵上,由於大氣層的吸收、散射以及晝夜交替,太陽能板的效率大打折扣。但在高軌道(特別是地球同步軌道),一年中 99% 的時間都暴露在強烈的陽光下,隻有在春分和秋分前後的極短時間內會進入地球陰影。那裏的光強比地麵平均高出 6-10 倍,因為沒有大氣的削弱。它提供的是完美的“基荷電力”,像核電站一樣穩定,不再受天氣和晝夜影響。
有了電,怎麽傳回地球?拉一根 3 萬公裏的電線顯然不現實。目前的主流方案是:微波輸電。雖然理論可行,空間電站還需要解決幾個“硬核”問題。 要達到一座核電站的發電量(約 1GW),空間站的反射鏡或光伏陣列需要達到 1-2 公裏寬。這在目前是史無前例的超大型航天器。 盡管微波穿透大氣層的損耗隻有 2% 左右,但“電→微波→電”的兩次轉化效率目前還有待提升。 想象一下,從 36,000 公裏外射出一束能量,必須精準擊中地麵的接收場,偏離一點點都可能帶來安全隱患(雖然微波束能量密度通常被設計得低於陽光,不會像電影裏那樣“燒毀城市”)。反正現在,這個技術還隻停留在理論上,近期沒有實現的可能性。
目前核聚變還是聚焦於最可行的氘(D)和 氚(T)聚變。中國還是走在比較靠前的,中國在托卡馬克(磁約束)路線上的進步非常驚人,主要依靠 EAST(東方超環) 和 HL-3(新一代人造太陽) 兩大裝置。在 HL-3方麵, 2025-2026 年間,中國 HL-3 成功實現了電子溫度 1.6 億度、離子溫度 1.1 億度的重複放電,並大幅提升了三乘積(溫度×密度×時間)的綜合參數。在EAST方麵,中國突破了“密度極限”,證明了在高密度條件下依然能保持等離子體穩定,這為未來的“點火”掃清了物理障礙。中國也正在建設 BEST(燃燒等離子體實驗裝置)。國家的目標是在 2030 年前後實現真正的氘氚燃燒並發電。中國目前的策略是舉國之力,工程進度幾乎是全球最快的。因此,中國的核聚變可以說處於黎明前,第一個實現跳躍是很可能的!
如果成功,那麽中國將奠定自己的超級大國的地位,很難被超越了!