“人造太阳”再获突破，新能源汽车有望被核聚变改写吗？

近日，号称“人造小太阳”的东方超环(EAST)又获突破，该装置实现了加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦，等离子体中心电子温度达到1亿度，该信息一经爆出，不仅在科学界引起了广泛关注，就连吃瓜群众也加入了讨论，仿佛核聚变商业化之路近在眼前，尤其是在当今节能减排的时代背景下，作为理想中的清洁能源——核聚变更是成为了社会关注的焦点。

而在此之前，也有不少公司基于核聚变理论提出了小型化的设想，其中颇具信服力的就属洛克希德·马丁公司提出的小型化核聚变装置，而参与此次研究的正是大名鼎鼎的“臭鼬工厂”，而洛克希德·马丁公司也放出豪言，号称10年后就可量产小型化核聚变装置，将为家庭、汽车甚至飞机提供近似无限的能源。

从举国之力发展的东方超环（EAST）、ITER 、Wendelstein 7 x以及美国的国家点火装置，发展到如今仍刚具备初级实验阶段，距离商业化更是遥遥无期，到洛克希德·马丁10年内量产核聚变装置的豪言。核聚变应用到底有何奥秘，新能源汽车有望被洛克希德·马丁改写吗？想要解释这些问题，我们就需要为大家解读核聚变的前世今生。

理想中的可控核聚变

其实，核能作为原子能，与我们熟知的化学能原理极为不同，释放的能量也不是一个数量级的，而对于原子能的研究很早就已经展开了，而第二次世界大战时期，美国向日本投放了两颗原子弹让世人见识了原子能瞬间释放出的庞大能量，十年之后，苏联建成了世界上第一座核电站，开始了核能的商业化运营之路。

人类现如今掌握的原子能主要以核裂变以及核聚变两种形式，核裂变主要原料为铀、钚等重元素作为原料，而核聚变则以氘、氚等元素作为原料。根据爱因斯坦的提出质能转换公式，轻核子聚变后可释放出巨大的能量，而重核子聚变则需要吸收大量的能量以弥补质量亏损，因此，核聚变适合更轻的核子，反之，裂变则适合更重的如铀、钚等重核子。

核裂变原理主要是采用高能粒子将核子中的质子拆开，平衡的原子核被打开，释放出能量的同时还可产生多余的中子继续轰击其他原子核，完成核裂变。但核裂变缺陷却异常明显，首先是适合裂变的重元素材料非常稀少且难以获得，另一个缺陷是核辐射和核废料的问题。所以核裂变不能成为人类的终极能源形式。

核聚变则是另外一种释放方式则是让原子核尽量接近，达到相互作用力之后，不同的原子核就能打破界限，结合成为更重的元素并释放出大量的能量，且核聚变材料取之不尽，辐射以及衰变期都非常短，可谓是人类理想中的清洁能源。

据悉，如若采用核聚变燃料氘，按照当前的能源消耗量，地球上的氘够人类用900亿年。不仅储量大，而且价格较低，1kg重水（一氧化二氘）的价格大约是7000人民币，而1kg重水用于聚变可以产生大约8*107千瓦时（八千万度电）的能量，按目前电价算，等价于四千万人民币，差不多是一本万利。

但遗憾的是，可控核聚变的难度超出了科学家们的想象，首先，作为反应体的混合气体需要被加热到等离子体状态，需要大约10万摄氏度，在足够高的温度下原子核才能自由运动。如果仅仅如此，同样带正电的原子核在库伦力的作用下依旧无法结合，想要克服核子之间的斥力，就需要进一步加温，这一阶段需要上亿的温度，使核子相结合成为可能。而反应一旦发生就会产生链式反应，就不需要外来能源的介入了。

但可控式核聚变面临的问题超出了我们的想象，首先是上亿的温度如何达到和控制，核子瞬间释放的能量如何收集应用等等，而目前实现可控核聚变的主流技术路线有两个，一个就是以ITER为代表的托卡马克装置，一个就是美国国家点火装置。而我国的东方超环(EAST)就是基于托卡马克原理建造而成的。

国家点火装置主要是采用多根激光产生的高温来产生短暂的加热，待反应过后收集能量，而后进行下一步反应，国家点火装置正在试验192个激光器聚焦于同一点，但从进展来看，仍处于初级阶段。而托卡马克主要是采用磁力使等离子体高速旋转，可形成变相的盛放，但进展依旧属于试验性质。这类装置对于材料、温度控制要求极高，这也是为何在氢弹出现的半个多世纪后，人类依旧难以有效的从核聚变中获取稳定的能量。

是剑走偏锋还是坑蒙拐骗的“冷核聚变”

在核聚变难以出现进展的时候，一种冷聚变的理论出现在我们的视线中，在二战期间，德国科学家发现，潜水艇螺旋桨在水中旋转带起的水泡中会有发光现象，有人解释称：“水泡在爆裂时，能在极小的区域形成极高的温度，从而引发了核聚变”，但这种解释一直不被主流科学界所认同。

此外，在1989年3月23日，美国犹他大学的彭斯和英国南安普敦大学的弗莱西曼举行新闻发布会，宣称在实验室的小型装置上，用钯作阴极电解重水，实现了常温常压下的"冷核聚变"，但后来被证实是一场科学丑闻，更为“冷核聚变”这种理论泼了一盆冷水。

我们从洛克希德·马丁公司提出的小型化核聚变装置设想来看，基本是属于“冷核聚变”的范畴，虽然由大名鼎鼎的“臭鼬工厂”提供支持，但想要短时间内量产小型化核聚变装置，是剑走偏锋还是只是一种宣传手段，我们静等时间的验证。

但假设如果小型化核聚变装置真能够量产，将对我们生活产生什么样的影响？我们大胆设想一下，首先，小型化核聚变装置将会影响人类社会的发展，加油站以及电厂基本不再需要，汽车将首先应用并摆脱能源的影响。其次，军事上将都不再有海陆空天潜的区分了，科幻电影中上天入地无所不能的飞碟将成为现实。在制造方面，无限能量供给结合3D打印技术，能够生产各种需要的东西，包括粮食等，物质匮乏将成为过去式。无限的能量供给，跨星系的航行也将成为可能。

不过，归根到底，这种设想是建立在核聚变商业化运营的基础之上，在核聚变尚处于试验阶段的当下，如何尽快完成阶段性的突破才是亟待解决的问题，在举国之力的持续投入下，如果难以出现阶段性的突破，核聚变很可能将被其他更易实现的新能源路线所替代，届时，想要拥有近乎无限能源的汽车，估计要等到星际旅行时代了。