如果兒歌《種太陽》裡的願望都實現了,地球會變成什麼樣?
更新于:2025-03-27 13:53:14

啊?種太陽?那不是我們正在做的事情嘛!

如果地球的38萬公裡外真懸掛起數十個太陽,地球也許能陷入比神話中更荒誕的絕境。

但值得慶幸的是,現實中,我們追求的是可控的“種太陽”——既保留了童谣驱散黑暗的浪漫,還能規避毀滅性的副作用,那就是打造“人造太陽”——核聚變能。

我們知道,太陽之所以能夠發光發熱,是因為其核心時刻發生著核聚變反應。太陽的能量源於其核心每秒6億噸氫的聚變反應。“人造太陽”就是實現大規模核聚變反應,並可控的釋放聚變能量的裝置。

人類研發“人造太陽”,可謂困難重重。大規模聚變反應需要讓聚變燃料達到足夠高的溫度和密度,並維持一定的反應時間,即“聚變三乘積”。英國物理學家勞森在20世紀50年代提出“勞森判據”,當聚變三乘積大於勞森判據時,才能達到聚變點火條件。其中,高溫條件極為“苛刻”,即便最容易發生觸發的氘氚聚變反應,也要求離子溫度達到1億攝氏度以上。要知道,太陽核心溫度也才僅僅約1500萬攝氏度。將聚變燃料溫度提升到上億度,並維持足夠長的時間需要大量的能量輸入,如何實現聚變輸出能量大於外部輸入能量,成為了人類過去五六十年間一直努力攻克的難題。

儘管實現核聚變能面臨著超乎想像的巨大挑戰,但可控核聚變技術依舊被認為是人類能源發展的下一個里程碑,有望為人類提供幾乎無限的清潔能源。

從“投入的原料”來看,氘氚反應核聚變用到的燃料氘,廣泛存在於海水中。我國著名核物理學家、“兩彈一星功勳獎章”獲得者王淦昌先生在《21世紀主要能源展望》中表示:“1升海水中所含的氘(D)全部聚變釋放出的能量相當於300L(升)的汽油。因此水中的氘可供人類用幾百億年之久。”氘氚反應的另一燃料氚可以由聚變中子與鋰發生反應產生,而鋰大量存在於地殼和海水中。

從“產出的物質”來看,核聚變沒有產生任何直接放射性核廢料也沒有碳排放,而中子對堆結構材料的活化只產生少量易於處理的短壽命放射性物質。

核聚變具有原料豐富、環境友好、極少活化物質等優點,堪稱破解氣候危機與能源困局的一把金鑰匙。

我們可以不誇張地說,若可控的“種太陽”的願望成真,地球將迎來一場顛覆性的能源革命。

當前,核電站主要依靠鈾裂變“燒開水”來發電,而聚變堆的能效比裂變高出十倍之多——1公斤氘氚燃料釋放的能量相當於1100萬升汽油。到那時,一度電的成本或許會跌破0.001元,聚變堆將為全球毫無保留地輸送近乎免費的電力。與此同時,因能源消耗引發的環境問題,以及能源短缺導致的社會問題,都有望從根本上得到解決,人們的生活品質和科技水準也將迎來質的飛躍。

除了解決能源問題,可控核聚變技術也將推動其他行業的快速進步:氘氚聚變產生的14 MeV高能中子可精準殺滅癌細胞(誤差0.1mm),或將石墨壓縮成室溫超導體;聚變堆的極端環境催生新型材料,從耐億度高溫的鎢銅合金,到能自我修復的智慧塗層,每一場實驗都在改寫材料科學的邊界。

然而,聚變之路絕非坦途,我們中核集團核工業西南物理研究院正一步一個腳印,努力將“種太陽”的童話變為現實。科學家表示,預計到2050年左右,也就是建國100年之際人類科使用上核聚變能源。

希望當可控聚變之光普照大地時,人類迎來的不僅是能源自由,更是一個沙漠開花、極地春歸、文明跨出太陽系的“負熵紀元”。而這,或許才是人類文明應有的成長軌跡:在尊重自然規律的前提下,謹慎解鎖宇宙的能量。

(感謝核工業西南物理研究院對於本文的支援)