加油站排起長隊,電動車車主在充電樁前焦急等待,續航焦慮始終是車主們逃不開的話題。但這一切可能會因一項技術的突破而徹底改變:可控核聚變。
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2025年,中國的“東方超環”(EAST)創下了1億攝氏度1066秒穩態運行的世界紀錄,這一里程碑讓可控核聚變的商業化前景變得更加清晰。
100克氘氚混合燃料拿在手里很輕,看起來和普通東西沒區別,但如果它真正發生核聚變,釋放出來的能量會夸張到離譜。
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按E=mc2的思路估算,這100克里大約會有0.7克的質量轉成能量,放出的熱量約63萬億焦耳,數量級已經不是日常燃料能碰瓷的。
把它和汽油對比更直觀:汽油燃燒的能量密度大約是每克4.6萬焦耳,而聚變燃料的口徑,每克可達約8.9億焦耳,也就是說,同樣1克,聚變釋放的能量大約是汽油的1.9萬倍。
不是“更省一點”,而是直接跨了好幾個時代,如果把這股能量拿去驅動一輛普通家用車,做個便于理解的換算:按百公里油耗8升的車來算,理論上100克聚變燃料能支撐汽車跑約2300萬公里。
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地球赤道一圈約4萬公里,2300萬公里相當于繞地球575圈,再把尺度拉得更大一點,地月往返一次大約76.8萬公里左右,用2300萬公里去除,差不多能完成往返月球60次。
當然,現實里不可能把核聚變的熱量100%變成車輪上的動力,中間要經歷發電、傳輸、儲能/電機轉換等損耗。
就算把這些折扣都算進去,保守估計它依然能支持大約620萬公里的行駛距離,仍舊能繞地球約155圈。
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即便按這個“打完折”的結果,概念依然極其沖擊:過去人們開車最在意的油價、續航、加油站密度,在這種能量密度面前都顯得不再是核心問題。
所以這100克東西最嚇人的點,不是它重不重,而是它把“燃料”這件事從頻繁補給變成幾乎一次夠用很久的資源形態,直接改變交通、發電乃至能源體系的想象空間。
這種能量密度的躍遷,簡直是拿原子彈的量級去推自行車,這早已超越了“省油”的范疇,這是在公然挑釁物理法則的極限。
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核聚變嚇人的不只是能量密度,還在于燃料來源和潛在成本結構,可能直接改寫現有能源生意的底層邏輯。
傳統石油之所以昂貴,本質是資源有限、越用越少,供應被少數地區和公司控制,于是價格天然帶著“稀缺溢價”,而聚變燃料的邏輯幾乎相反:原料并不稀缺,甚至可以說到處都是。
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聚變常提到的燃料之一是“氘”,它來自海水,按照常見數據,每升海水大約含0.03克氘,換句話說海邊隨便取一瓶水,若把里面的氘提出來并用于聚變,其理論能量價值可以對標大量化石燃料。
換算出來大致相當于300升高標號汽油的能量量級,再把視角放大到全球,海洋中氘的總量被估算為45萬億噸,按這種儲量級別看,哪怕人類用能持續增長,理論上也足以支撐極其漫長的時間尺度。
成本方面,目前公開的提取成本核算口徑里,每克氘大約13美元,這個價格單看不便宜,但要結合“每克釋放的能量”去算單位能量成本,意義就完全不同。
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燃料本身可能不再是決定電價的核心變量,更多成本會轉移到設備、維護、材料與工程上。
一些觀點認為,一旦反應堆工程化成熟、規模化復制,發電側的度電成本可能壓到幾分錢甚至更低,電力作為商品的定價體系會受到沖擊,居民對電費的敏感度也可能大幅下降。
大眾最擔心的另一點是安全:一聽“核”很多人會聯想到裂變事故,聚變和裂變機制不同,裂變依靠鏈式反應,控制失效會帶來嚴重后果。
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聚變要在極高溫、一定密度和穩定約束條件下才能持續,一旦系統出現異常,比如約束條件破壞、磁場不穩或其他故障,反應難以維持,會自行衰減停止,因此不存在同類的“越反應越失控”路徑。
核裂變會產生長期留存、高放射性的廢料,帶來不小的廢料負擔,而核聚變完全不會有這種情況,它的主要產物里包含氦氣,氦氣本身無毒且呈惰性,還能應用在工業領域,有著實實在在的市場價值。
也就是說,從“原料獲取—長期供給—潛在成本—安全與廢物”這幾條線看,聚變確實呈現出一種接近理想的能源形態。
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燃料來自海水,量大、分布廣;供給不易被壟斷;事故機理更易“自停”,產物相對干凈,還可能順帶提供有用氣體,這種能源,若不配稱“終極能源”,還有誰配?
核聚變聽起來近乎完美,但你現在還在加油、企業還在做鋰電,核心原因只有一個:把聚變做成可控、可持續、可工程化的電源極其困難。
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原理并不神秘,甚至核武器早就證明它能釋放巨大能量,可“能炸”不等于“能穩定發電”,更不等于“能塞進汽車”。
核聚變最大的技術門檻全卡在反應條件上,尤其是對溫度的要求極高,要實現氘、氚的聚變反應,必須將等離子體加熱到上億攝氏度的級別。
這個量級遠超日常工程材料的承受范圍,任何已知材料都不可能在這種環境下直接接觸并長期工作,一碰就會被迅速破壞。
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因此,反應物不能像鍋爐那樣裝在容器里燒,只能想辦法讓它不接觸器壁還要保持穩定,目前主流路線是用強磁場把等離子體“約束”在真空腔內,典型裝置就是托卡馬克。
難點在于:磁場要強、結構要精密、穩定控制要極其復雜,還要同時應對高熱負荷、中子輻照、材料老化等一串工程問題,結果就是設備巨大、系統繁瑣。
現階段的聚變裝置,體量往往按樓、按千噸計,ITER這類工程更是達到2.3萬噸級別,把這種東西做成汽車發動機尺寸基本不現實,所以短期內不會出現“每輛車自帶反應堆”這種路線。
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更可能落地的交通模式,是先把聚變用在電網側:建聚變電站集中發電,再通過電網把廉價電送到城市、工廠和充電體系。
車端仍然是電機+電池,區別只是電從哪里來、能不能變得更便宜更充足,進一步的想象空間包括更高功率的快充網絡、更長壽命的電池,甚至探索無線供電等方式,讓車輛使用體驗接近“隨用隨有”。
中國在受控聚變研究上也有進展,到2025年“東方超環”(EAST)實現了上億攝氏度條件下穩定運行1066秒的紀錄,說明我們在“把等離子體維持住”這件事上不斷逼近可用區間。
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當然,離商業化發電還差很多環節,比如持續穩定性、能量增益、材料壽命、維護成本和工程可靠性等,但關鍵難題正在被逐步拆解。
包括耐輻射材料研發、更強磁體等,都是為了讓系統更穩、更可控、更接近工程化,每一次微小的進步,都是在給這頭桀驁不馴的“太陽”,穿上一層更緊的“緊身衣”。
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