核聚变是能源未来?先算清这3笔账再乐观

B站影视 欧美电影 2025-11-14 06:50 1

摘要:最近刷手机,总刷到各种说核聚变的,都说它是“终极能源”。原料从海水里就能取,烧的时候不排碳,还没核废料,听着就像能一下子把所有能源难题都解决了。身边不少人都跟我聊,盼着它赶紧商业化,甚至琢磨着“备好麻袋等受益”。但咱真别着急揣着麻袋往前冲,核聚变要想走进日常生

最近刷手机,总刷到各种说核聚变的,都说它是“终极能源”。原料从海水里就能取,烧的时候不排碳,还没核废料,听着就像能一下子把所有能源难题都解决了。身边不少人都跟我聊,盼着它赶紧商业化,甚至琢磨着“备好麻袋等受益”。但咱真别着急揣着麻袋往前冲,核聚变要想走进日常生活、变成咱们能用得上的主力能源,得先算清3笔实实在在的账,可不是实验室里成功一次,就能马上建电站发电那么简单。

第一笔账:技术上,“能造出来”和“能用上”差着十万八千里。大家最熟的突破,是2023年12月美国那个国家点火装置(NIF)的实验。第一次做到了“输入的能量比输出的少”,投进去2.05兆焦耳,出来3.15兆焦耳,看着是赚了。但你不知道的是,这就一瞬间的事儿,整个实验才持续了不到10亿分之一秒,跟眨下眼比都快得没影。而且为了这一瞬间,装置预热、储备能量就花了好几天,算上这些,消耗的总能量比实验产出的多太多了。这就像咱们用打火机点一下柴火,火苗是窜起来了,但点火费的劲、准备柴火的功夫,比这一下火苗的热量多得多,根本没法用来做饭取暖。

再看咱们国内的“人造小太阳”EAST(东方超环),2024年10月刚创下新纪录:把等离子体稳住了403秒,温度还能保持在1.2亿摄氏度。这已经是全球最长的稳态约束时间了,够厉害吧?但即便这样,EAST也只是个“实验装置”,就像医生做临床试验似的,目的是验证技术行不行,不是用来发电的。真正能发电的聚变反应堆,得解决一大堆实验室里没搞定的难题:比如怎么让等离子体稳定待几个小时(不是几百秒),怎么找能扛住上亿度高温的材料(现在的内壁材料最多撑几分钟就融化了),怎么把聚变产生的能量高效变成电能。

国际上最顶尖的合作项目ITER(国际热核聚变实验堆),2024年11月刚装完核心部件“托卡马克装置”的最后一块模块,计划2025年开始第一次等离子体实验,2035年左右才有可能进行“氘氚聚变”的点火实验。也就是说,要到2035年才知道,规模化聚变发电到底能不能行得通。就算ITER成功了,后面还得建“示范堆”,再到能赚钱的商业化电站。国际原子能机构2024年的报告说得挺实在:乐观估计,核聚变实现商业化发电至少得等到2050年之后,而且这还是没出任何技术意外的情况。

第二笔账:成本上,“造得起”和“用得起”能不能两头兼顾?先看实验装置的花费:美国NIF从建到2023年,总投入超过35亿美元;咱们的EAST累计也花了20多亿元人民币;而ITER的预算从最初的100亿欧元,涨到了现在的220亿欧元(约合1700亿元人民币),得35个国家一起凑钱才敢搞。这还只是“实验堆”,要是建一座100万千瓦的商业化聚变电站,成本得多少?

国际能源署2024年6月发的《核聚变能源展望》里说,一座商业化聚变电站的建设成本大概在500亿到800亿美元之间,是同等规模核电(裂变)电站的3到4倍,更是光伏电站的10倍以上。而且这还没算运营成本。比如聚变需要的氘,虽然能从海水里提取(1升海水里的氘,能量相当于300升汽油),但氚特别稀缺,现在只能靠核反应堆的副产品生产,未来商业化后得靠聚变自己“造”氚,这又得额外加技术和设备成本。

有人说“一旦规模化,成本就会降下来”,这话没错,但得看规模化有多难。现在建一座光伏电站,几个月就能投产发电,而聚变电站从开工建设到投产,至少要10年以上。2024年我国出台的《能源领域科技创新中长期规划(2024-2035年)》里,也把核聚变列为“长期战略必争领域”,不是“近期重点推广技术”。意思就是,现在得花钱研发,但短期内别指望它能赚钱、能替代现有能源。就算2050年真能建成商业化电站,初期的电价大概率比现在的火电、光伏都高,得等几十年技术迭代、规模扩大,才能降到老百姓用得起的水平。

第三笔账:配套上,“能发出来”和“能送出去”能不能衔接上?就算聚变反应堆造出来了,能稳定发电了,也不是接上电线就能用。首先是电站选址,聚变电站虽然没有核废料,但需要大量冷却水冷却设备,一座100万千瓦的聚变电站,每小时需要的冷却水量相当于一个小型水库,而且得建在地质稳定、离人多的地方远的区域。这就意味着,电站大概率会建在偏远地区,得配套特高压电网把电送到城市里。

现在咱们的特高压电网虽然挺成熟,但主要是输送风电、光伏的电,那些电是“时有时无”的(比如没风没太阳就不发),而聚变电站是24小时持续发电的“稳定电”,电网的调度系统、储能配套都得跟着调整。比如晚上用电少的时候,聚变电站不能随便停机,多余的电得存起来,这就需要大规模储能设施。但现在的储能技术(比如锂电池、抽水蓄能),要么成本高,要么挑地方,还没法完全匹配聚变电站的规模。

还有相关产业的配套,聚变电站需要的超导电缆、高真空设备、精密控制仪器,现在虽然有企业生产,但都是小批量、高成本的“定制款”。比如2024年我国有家企业研发的聚变堆用超导电缆,每米成本超过1万元,一座聚变电站需要几十公里,光这一项成本就得上亿元。要让这些配套产业成熟起来,能大规模生产、降成本,至少还得20到30年。就像新能源汽车,不是先有了车,才有充电桩、电池回收产业,都是一步步配套完善的。

可能有人会问,那现在研究核聚变是不是没用?当然不是。它确实是人类能源的“终极方向”,一旦成功,就能彻底不用依赖化石能源,实现真正的零碳能源,这对环境、对人类未来都是天大的好事。但咱得明白,科技进步从来不是“一下子就成”,而是“一步一步来”。就像几十年前大家觉得互联网只能发邮件,没想到现在能买菜、办公、刷视频;几十年前觉得电动车跑不远,现在续航都能超过1000公里。核聚变也是一样,现在的每一次实验突破,都是在为未来铺路。

而且现在咱们也不用等核聚变,光伏、风电、水电这些可再生能源已经发展得很成熟了。2024年我国的可再生能源发电量占比已经达到32.7%,国家能源局计划2030年把这个比例提高到50%以上。这些能源现在就能用,能马上为减碳做贡献。核聚变更像是“未来的底牌”,现在慢慢研发,等几十年后现有能源面临瓶颈时,它就能顶上来,成为能源主力。

说到底,核聚变确实是能源的未来,但这个“未来”不是明天、不是明年,而是几十年后的事。别想着“备好麻袋等它商业化”,更靠谱的是看清它现在的进度,明白它需要解决的技术、成本、配套难题。科技的魅力就在于,它总能给我们惊喜,但惊喜到来之前,总得有足够的耐心和理性去等待、去付出。

所以,不用急着为核聚变过度乐观,也别因为它离得远就觉得没用。算清这3笔账,就知道它是一条值得走但需要慢慢走的路。相信随着技术一点点突破,配套一点点完善,几十年后,核聚变一定能走进我们的生活,成为真正靠谱的能源。而现在,咱们最该做的,就是先把当下的可再生能源用扎实,一步一个脚印地稳稳走向零碳未来。

来源:健康趣话屋

相关推荐