热能发电吗(中国将迎来核聚变发电，与常规核能有何区别？2028年或将实现发电)

Posted 2023-06-02

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热能发电吗(中国将迎来核聚变发电，与常规核能有何区别？2028年或将实现发电)

在碳达峰和碳中和的“双碳”政策下，各国都纷纷开始寻找，能够替代化石燃料的清洁能源。

可一连数载的研究和适配后，人们发现大多数新兴能源，都或多或少地存在一些问题，并不能替代化石能源，唯有电能才勉强具有这个实力。

由此，核能发电凭借着其优越的低排性和清洁性，成为了一众大国追捧的新发电模式。

核能形式：核裂变和核聚变

但值得一提的是，目前核能发电的性质，与火力发电的性质有些相似。

首先，两者发电的载体都是一个大型电站和一个燃料炉，即核电站和火电站，以及核燃料炉和煤燃料炉。

另外，两者也都是通过燃烧燃料，从而产生热能让水变成水蒸气，并让水蒸气推动发电机涡轮，达成发电的结果。

简单来说，就是核电站与火电站一样，都是通过烧开水，来进行发电，这也是两者发电原理的相同性。

不过，两者也仅仅只是发电原理相似，其发电的过程以及消耗，却是天差地别。

因为，核电站的燃料是核能，也就是依靠核反应堆来产生热能，用科学的话语表述，就是用铀制成的核燃料，在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能。

这种核能转换热能的模式，使得核电站不必担心碳排放问题，因为，它并不像火电站一样，需要燃烧煤炭来产生热能。

然而，核能裂变发电，虽然听起来已是先进无比，但其实在它之上，还有着一个存在于传说中的运用模式，那就是核聚变。

正如前文所言，目前所有核能发电站的核反应堆，采用的都是核裂变式反应。

裂变发电的本质，就是利用中子撞击铀原子，让铀原子释放出中子，进而又撞击其他原子，从而形成一套连锁反应，由此释放出巨大的能量。

而核聚变则与之相反，它是通过将质量较小的原子，聚合成更重的原子，在原子核发生改变的同时，随机释放出巨量能量。

如此听来，大家可能会认为，两种核能的运用，仅仅只是形式相反，人类若能做到核裂变，自然也能实现核聚变。

然而，事实并非如此，核聚变的实现难度是核裂变的数十倍，乃至数百倍。

因为，实现核裂变的前提，是适当的压力，这对于大多数大国而言，都是可以做到的，可核聚变的前提，却是超高温和超高压。

至于这个“超高压”和“超高温”，到底需要有多“高”，简单来说，就是要像太阳那般。

毕竟，太阳之所以能够有如此能量，其原因就在它一直在进行着核聚变反应，所以，人类要想完成核聚变，其本质就是创造一个“人造太阳”，简直就是“难于上青天”的最好体现。

中国核能的突破：核聚变发电

不过，“难于上青天”表达的，终究是“有难度”，而非“不可实现”。

在2022年9月时，我国《南华早报》就爆出了一条惊天消息：

“中国顶级科学家称核聚变发电距离我们只有6年的时间了”

据了解，这位“顶尖科学家”名叫彭先觉，是我国工程院院士，也是新型氢弹武器的主要设计者之一。

值得一提的是，氢弹就正好是核聚变武器的典范，从这一点来看，彭先觉院士，在核聚变领域是有着相当的话语权的，这从侧面确定了报道的权威性。

另外，彭先觉院士在报道中还透露，中国政府已批准建设世界上最大的脉冲驱动器，计划在2028利用核聚变能并网发电。

这意味着，先前提到的“6年”，并不是指核聚变发电的诞生，而是指代核聚变发电的落地实施，这对于我国发电行业，无疑是一次世纪性的革新。

不过，按照目前公布的一些基础材料来看，本次行将建成的核聚变发电站，并非完全运用核聚变来进行发电。

通俗来说，就是该核电站的发电，是由核聚变与核裂变相互组成的，电站将通过一个名为Z-FFR的混合聚变堆，来实现这一壮举。

而这个混合聚变堆的反应模式，也是极为有意思的，即先让核燃料进行可控的小型聚变，待中子能量聚变提高后，又让它们开始裂变。

如此“一聚一裂”中，不仅让核电站得到了发电能源，还提高了核能的运用率。

而且，整个链式反应的源头是核聚变，这使得如果混合聚变堆进入失控，那只要切断聚变的高压和高温，就能让整个混合反应走向终止，而非核裂变那般无限放射。

核能混合发电：虽技术欠缺，但意义非凡

然而，面对这种所谓的混合反应堆，可能有人会问：为什么不全部采用核聚变的方式呢？

面对这个问题，彭先觉院士的回答也很明确，目前的点火技术，仍无法支持100％的核聚变。

前文有提到，核聚变需要超高压和超高温，而且若需要持续的反应，那这种“双超”的状态，就要一直保持下去。

这时候，就需要一个相应的点火装置，就如同汽车发动机里的火花塞一样，需要时时刻刻支撑整个反应过程。

可目前世界范围内，点火装置就仅有两种：激光点火和磁约束等离子体核聚变。

激光点火的原理和汽车火花塞相似，就是通过高频脉冲的极光输出来点燃核聚变燃料小球，但既然是高频脉冲，那就需要极高的电容支撑，可眼下并没有这么大的电容器，进而使得激光点火根本无法实现。

而磁约束等离子体核聚变，则是利用磁场来对核聚变进行调控，这听起来很简单，也确实取得了相应的研究成果，但若说到实际运用，那仍是“遥遥无期”的。

所以，混合核能发电，由此成为了目前人类的顶尖水平，至少在这其中，还有着5%的核聚变反应。

虽说占比是小了些，但却是人类在核聚变发电上，迈出的第一步，也是极有意义的一步。

因为，仅仅是这5％的核聚变，已经让人们看到了核聚变发电的潜力，尤其是这种“一聚一裂”的模式，可谓是核能效用的飞跃。

另外，核聚变的进一步发展，甚至还可能让核能发电逐步摆脱“烧开水”的命运。

正如前文所讲，核聚变一旦完成落地，那就是一个活脱脱的人造太阳，届时，人类已然可以用太阳能板来进行发电，这使得核聚变能够运用到太空飞船上，为飞船提供源源不断的能源。

同时，核聚变（人造太阳）一旦运用于太空，甚至还能让人类，在宇宙空间中建立类似地球的生态圈，开启一场浩浩荡荡的宇宙殖民时代。

而令人振奋的是，这一切宛如科幻片式的科技，如今中国人已代替地球，迈出了第一步，这是属于中国的自豪。

参考资料
《中国工程物理研究院院士彭先觉：谈谈核聚变能》--------黔讯网
《彭先觉院士：核聚变也难以成为取之不尽、用之不竭的能源》-------核电文摘
《可控核聚变：“无限的能源”梦想》---------中国军网
《彭先觉：造千年能源燃人类之光》---------每日资讯周
《科学汇｜中国“人造太阳”运行时间首次突破1000秒！可控核聚变有多重要？》--------钱江晚报