人造太阳商业化之路仍很漫长

　　长期以来，可控核聚变被认为是人类的终极能源。近日，美国能源部宣布，科研人员在劳伦斯利弗莫尔国家实验室实现了核聚变点火，即核聚变实验中产生的能量多于用于驱动核聚变的激光能量。美能源部称这一重大科学突破将为国防及清洁能源未来发展奠定基础。据此，有观点认为，可控核聚变很快就能商业化风电、光伏等新能源即将被核聚变替代。实际上，从这次实验到核聚变商业化的路途仍很漫长。
　　为何说核聚变技术对人类至关重要？我们都知道万物生长靠太阳，地球上埋藏的煤炭、石油等化石能源实质上也是远古生物储存的太阳能，水能、风能、生物质能等可再生能源同样是通过太阳能转化而来，而太阳的能量正是来源于核聚变。简单说，核聚变就是两个轻原子在高温高压的环境下相撞，聚合成一个重原子，在反应过程中会产生质量损失。根据爱因斯坦标志性的质能方程，能量等于质量乘以光速的平方，由于光速值巨大，即使较小的质量损失也会转化为巨大的能量爆发出来。
　　如果可以驾驭核聚变的能量，人类文明有望进入一个全新的发展阶段。当前，人类已经掌握了可控核裂变技术，在核裂变中一个原子会分裂成更小的粒子并放出能量，已经广泛应用的核能发电就是利用的这一技术。跟裂变相比，核聚变拥有更多优势：作为核聚变原料，氘在地球上的含量相当丰富，易于提取。根据国际原子能机构统计，地球上的氘产生的聚变能量够人类使用900亿年。同时，可控核聚变能在自然条件下稳定反应，简单可控，具备本质安全。核聚变反应过程中几乎不产生辐射，核废料也几乎没有放射性，不存在核泄漏的风险。
　　更重要的是，核聚变释放的能量是核裂变的数倍。理论上，只需要几克氘和氚的混合反应物，就有可能产生上万亿焦耳的能量，这相当于一个普通人一生所需的能量。如果我们可以模拟这个反应过程，实现人造太阳，便可一劳永逸解决能源问题。单从技术上而言，人类很早就实现了核聚变，氢弹就是不可控的聚变反应。尽管如此，在此后70年的时间内，人类在可控核聚变方面却始终进展缓慢。其中最大的难题是如何控制和约束核聚变反应，因为核聚变需要在极高的温度和压力条件下才能进行，而地球上尚没有任何化学物质能够达到要求。
　　当前可控核聚变主要分为两条技术路径。其中之一是高功率激光作为驱动器的惯性约束核聚变，代表就是美国国家点火装置。不可否认，美国装置此次点火从科学层面上证明了可控核聚变有望为人类提供能量来源，而不只是一个耗电器。但其离商业化运用还有很大距离，其产生的能量仅相当于燃烧一小堆木柴，也无法做到连续输出能量，如果计算整个系统能量消耗，仍旧远大于装置产出的能量。对于规模化能源生产，这种试验并无重大意义。
　　在可控核聚变领域，有个著名的50年悖论，即在科技界的预言中，距离实现可控核聚变永远只有50年。不仅达到真正意义上可控、持续的核聚变难度极大，一项新的能源技术从实验室到商业化的周期也很漫长。据历史学家鲁迪沃尔蒂考证，1900年在美国生产的4192辆汽车中，有1681辆是蒸汽汽车，有1575辆是电动车，只有936辆是用了内燃发动机的汽车。100多年过去，电动汽车虽然逐渐被人们所认可，但市场占比竟远未达到问世之初的地位。可见，在实现碳中和的道路上，已进入成熟阶段的风电、光伏等新能源依然是主力之选。
　　从更长远的周期来看，可控核聚变是人类可持续发展的战略储备技术。一旦获得突破，我们将拥有廉价、安全、清洁的能源，地球环境得到极大改善，经济建设和工业生产效率大幅提升，甚至星际旅行成为可能。早在20世纪50年代，我国也开始了可控核聚变的研究。目前，我国研究机构已建成相关装置，研究走在了世界前列。下一步，应继续加大可控核聚变的投资研发力度，加强国际合作、技术共享，推动核聚变商业化快速发展。（王轶辰）