整个宇宙的年龄也就138亿岁,可控核聚变产生的电力可供人类使用100亿年以上,也就是说,人类不再被能源所困,甚至赶在太阳系毁灭之前,无限量提炼地球海水,储备核聚变原料,为星际旅行作准备。 宇宙年龄目前公认大约138亿年,这已经是天文学界基于普朗克卫星和詹姆斯·韦伯望远镜数据得出的共识。 而可控核聚变一旦实现商业化,理论上能提供的能量确实能让人类用上几十亿甚至上百亿年,因为燃料主要靠氘和氚,氘在地球海水里含量丰富,每升海水大概有33毫克氘,全球海水总量超过13亿立方公里,换算下来氘的总量足够人类用上亿年甚至更久。聚变反应释放的能量密度极高,1克氘-氚聚变产生的能量相当于燃烧几吨煤炭,所以一旦技术成熟,能源瓶颈基本就不存在了。 现在全球都在搞核聚变研究,美国有国家点火装置NIF,欧洲有ITER,日本有JT-60SA,韩国有KSTAR,但进展上中国确实跑得最快。EAST托卡马克2025年初实现了1亿度等离子体持续1066秒的高约束模式运行,这是目前世界上最长的稳态高参数运行记录。 中国环流三号HL-3也在2025年做到原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的双高温运行,这些指标已经接近未来示范堆需要的燃烧等离子体条件。相比之下,ITER原计划2025年首次等离子体,现在推迟到2035年左右才能实现氘氚实验,进度明显落后。 中国为什么能领先?一是国家层面的持续投入,从“九五”开始就把EAST列为重大科学工程,后来又有CRAFT综合研究设施、BEST紧凑型聚变装置、HL-3升级改造,这些项目都在同步推进,形成了一个装置集群。 超导材料、磁体制造、高功率加热系统这些关键部件,中国基本实现了国产化,成本控制得比国外低很多。二是人才和工程能力强,合肥科学岛、上海张江、四川乐山等地建起了完整的聚变产业链,从材料到部件到实验运行,一条龙搞定。 民营企业也开始进场,2025年以来多家公司拿到融资,参与氚循环、激光聚变等方向。燃料储备这块,中国已经在布局。 氘从海水提取的技术路径已经比较成熟,虽然目前成本高,但聚变电站一旦发电,能量回报率极高,提炼成本就能降下来。氚的自持增殖更关键,中国在HL-3和未来的工程实验堆上都规划了包层氚增殖模块测试,目标是实现氚自给自足。 海水提氘结合聚变发电后,理论上可以无限循环利用,能源就变成近乎无限的资源。太阳大概还有50亿年才会进入红巨星阶段,把地球烤焦,但在那之前如果聚变商用了,人类完全来得及把海水里的氘大规模提炼出来,储备起来,作为星际飞船的燃料。 核聚变推进的飞船概念早就有人提过,像脉冲聚变或磁约束推进,能量密度远超化学火箭,到时候去火星、木星卫星甚至更远的恒星系就不是梦。其他国家也在努力,但面临的问题不少。 美国NIF虽然2022年实现了点火,但那是惯性约束,离稳态发电还差得远,ITER又是国际大合作,协调起来慢,预算超支严重。日本和韩国装置参数高,但规模和持续运行时间上不如EAST。 欧洲的JET已经退役,下一代靠ITER,但时间表一拖再拖。中国这边则是集中力量办大事的模式,政策支持、资金连续、产业链完整,步子迈得稳且快。 聚变是全人类的工程,ITER项目中国也出了大力气,提供了大量部件,技术也互相借鉴。但从目前进度看,如果要说谁最有可能先把商用聚变电站建起来,确实是中国走在最前面。 2035年左右工程实验堆,2040年代示范堆,2050年前后商用堆,这个时间表在国际上被认为是比较靠谱的预期。一旦成功,能源格局就彻底变了,不再受石油、天然气、地缘政治掣肘,工业成本大幅下降,淡水、海水淡化、氢能制备、太空探索这些领域都会加速。 长远看,这不只是能源问题,而是文明延续的问题。地球资源有限,太阳寿命有限,如果人类想成为真正星际物种,就得在能源上实现突破。 中国聚变研究的领先,至少给出了一个可行的路径,让“人类不再被能源所困”这句话从科幻变成现实。其他国家如果跟不上,差距可能会越拉越大,但从全球角度,这也是件好事,早一天实现聚变,全人类都受益。
