長(zhǎng)期以來(lái)，可控核聚變被認(rèn)為是“人類(lèi)的終極能源”。近日，美國(guó)能源部宣布，科研人員在勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了核聚變“點(diǎn)火”，即核聚變實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的能量多于用于驅(qū)動(dòng)核聚變的激光能量。美能源部稱(chēng)這一“重大科學(xué)突破”將為國(guó)防及清潔能源未來(lái)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。據(jù)此，有觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，“可控核聚變很快就能商業(yè)化”“風(fēng)電、光伏等新能源即將被核聚變替代”。實(shí)際上，從這次實(shí)驗(yàn)到核聚變商業(yè)化的路途仍很漫長(zhǎng)。
為何說(shuō)核聚變技術(shù)對(duì)人類(lèi)至關(guān)重要？我們都知道“萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)”，地球上埋藏的煤炭、石油等化石能源實(shí)質(zhì)上也是遠(yuǎn)古生物儲(chǔ)存的太陽(yáng)能，水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源同樣是通過(guò)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)，而太陽(yáng)的能量正是來(lái)源于核聚變。簡(jiǎn)單說(shuō)，核聚變就是兩個(gè)輕原子在高溫高壓的環(huán)境下相撞，聚合成一個(gè)重原子，在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量損失。根據(jù)愛(ài)因斯坦標(biāo)志性的質(zhì)能方程，能量等于質(zhì)量乘以光速的平方，由于光速值巨大，即使較小的質(zhì)量損失也會(huì)轉(zhuǎn)化為巨大的能量爆發(fā)出來(lái)。
如果可以駕馭核聚變的能量，人類(lèi)文明有望進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段。當(dāng)前，人類(lèi)已經(jīng)掌握了可控核裂變技術(shù)，在核裂變中一個(gè)原子會(huì)分裂成更小的粒子并放出能量，已經(jīng)廣泛應(yīng)用的核能發(fā)電就是利用的這一技術(shù)。跟裂變相比，核聚變擁有更多優(yōu)勢(shì)：作為核聚變?cè)?，氘在地球上的含量相?dāng)豐富，易于提取。根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，地球上的氘產(chǎn)生的聚變能量夠人類(lèi)使用900億年。同時(shí)，可控核聚變能在自然條件下穩(wěn)定反應(yīng)，簡(jiǎn)單可控，具備本質(zhì)安全。核聚變反應(yīng)過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生輻射，核廢料也幾乎沒(méi)有放射性，不存在核泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
更重要的是，核聚變釋放的能量是核裂變的數(shù)倍。理論上，只需要幾克氘和氚的混合反應(yīng)物，就有可能產(chǎn)生上萬(wàn)億焦耳的能量，這相當(dāng)于一個(gè)普通人一生所需的能量。如果我們可以模擬這個(gè)反應(yīng)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)“人造太陽(yáng)”，便可一勞永逸解決能源問(wèn)題。單從技術(shù)上而言，人類(lèi)很早就實(shí)現(xiàn)了核聚變，氫彈就是不可控的聚變反應(yīng)。盡管如此，在此后70年的時(shí)間內(nèi)，人類(lèi)在可控核聚變方面卻始終進(jìn)展緩慢。其中最大的難題是如何控制和約束核聚變反應(yīng)，因?yàn)楹司圩冃枰跇O高的溫度和壓力條件下才能進(jìn)行，而地球上尚沒(méi)有任何化學(xué)物質(zhì)能夠達(dá)到要求。
當(dāng)前可控核聚變主要分為兩條技術(shù)路徑。其中之一是高功率激光作為驅(qū)動(dòng)器的慣性約束核聚變，代表就是美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置。不可否認(rèn)，美國(guó)裝置此次“點(diǎn)火”從科學(xué)層面上證明了可控核聚變有望為人類(lèi)提供能量來(lái)源，而不只是一個(gè)耗電器。但其離商業(yè)化運(yùn)用還有很大距離，其產(chǎn)生的能量?jī)H相當(dāng)于燃燒一小堆木柴，也無(wú)法做到連續(xù)輸出能量，如果計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)能量消耗，仍舊遠(yuǎn)大于裝置產(chǎn)出的能量。對(duì)于規(guī)?；茉瓷a(chǎn)，這種試驗(yàn)并無(wú)重大意義。
在可控核聚變領(lǐng)域，有個(gè)著名的“50年悖論”，即在科技界的預(yù)言中，距離實(shí)現(xiàn)可控核聚變永遠(yuǎn)只有50年。不僅達(dá)到真正意義上可控、持續(xù)的核聚變難度極大，一項(xiàng)新的能源技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到商業(yè)化的周期也很漫長(zhǎng)。據(jù)歷史學(xué)家魯?shù)?middot;沃爾蒂考證，“1900年在美國(guó)生產(chǎn)的4192輛汽車(chē)中，有1681輛是蒸汽汽車(chē)，有1575輛是電動(dòng)車(chē)，只有936輛是用了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē)”。100多年過(guò)去，電動(dòng)汽車(chē)雖然逐漸被人們所認(rèn)可，但市場(chǎng)占比竟遠(yuǎn)未達(dá)到問(wèn)世之初的地位?？梢?jiàn)，在實(shí)現(xiàn)碳中和的道路上，已進(jìn)入成熟階段的風(fēng)電、光伏等新能源依然是主力之選。
從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的周期來(lái)看，可控核聚變是人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備技術(shù)。一旦獲得突破，我們將擁有廉價(jià)、安全、清潔的能源，地球環(huán)境得到極大改善，經(jīng)濟(jì)建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)效率大幅提升，甚至星際旅行成為可能。早在20世紀(jì)50年代，我國(guó)也開(kāi)始了可控核聚變的研究。目前，我國(guó)研究機(jī)構(gòu)已建成相關(guān)裝置，研究走在了世界前列。下一步，應(yīng)繼續(xù)加大可控核聚變的投資研發(fā)力度，加強(qiáng)國(guó)際合作、技術(shù)共享，推動(dòng)核聚變商業(yè)化快速發(fā)展。（王軼辰）
