核聚變是指由質(zhì)量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),發(fā)生原子核互相聚合作用,生成新的質(zhì)量更重的原子核,并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應(yīng)形式。原子核中蘊(yùn)藏巨大的能量,原子核的變化(從一種原子核變化為另外一種原子核)往往伴隨著能量的釋放。

(資料圖)

核能分為核裂變能與核聚變能，前者已經(jīng)被人類加以利用用來發(fā)電，而裂變堆的核燃料蘊(yùn)藏極為有限，不僅產(chǎn)生強(qiáng)大的輻射，傷害人體，放射性核廢料的處理也一直是讓人頭疼的難題。與之相比，核聚變輻射極少，且核聚變?nèi)剂峡梢哉f是取之不盡，用之不竭。

核聚變反應(yīng)燃料是從海水中提煉的氫的同位素氘。每1升海水中所蘊(yùn)含的氘如果提取出來，發(fā)生完全的聚變反應(yīng)，能釋放相當(dāng)于300升汽油燃燒時(shí)釋放的能量。以此推算，根據(jù)目前世界能源消耗水平和海水存量，核聚變能可供人類使用數(shù)億年，甚至數(shù)十億年。

核聚變能行業(yè)發(fā)展?jié)摿?/u>

經(jīng)過多年的發(fā)展，如今我們已經(jīng)對核電不再陌生。目前人類使用的核電站均采用核裂變原理，即使用較重的放射性元素實(shí)現(xiàn)原子核分裂產(chǎn)生能量。與核裂變相比，核聚變則是將較輕元素(主要包括氘、氚)的原子核融合，從而生產(chǎn)較重的元素。由于原子核在融合過程中會(huì)釋放大量能量，通過特殊的裝置，我們就可以模擬出太陽發(fā)光發(fā)熱的效果?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，太陽內(nèi)部每時(shí)每刻都在發(fā)生核聚變現(xiàn)象。當(dāng)產(chǎn)生的原子質(zhì)量小于參與反應(yīng)的原子質(zhì)量時(shí)，多余的質(zhì)量就會(huì)轉(zhuǎn)化為能量，釋放出大量光和熱。

太陽能就是人類所羨慕的能源。太陽能夠產(chǎn)生無窮無盡的能量，靠的是核聚變。模仿太陽的核聚變就有可能獲得像太陽能一樣取之不盡的能源。

美媒援引能源專家的觀點(diǎn)表示，實(shí)現(xiàn)核聚變的點(diǎn)火過程需要在兩次的激光發(fā)射之間進(jìn)行非常精準(zhǔn)的計(jì)算和技術(shù)維護(hù)，每一次的發(fā)射都需要耗費(fèi)10萬美元以上的成本和數(shù)百個(gè)小時(shí)的設(shè)計(jì)計(jì)算，因此，讓這個(gè)過程達(dá)到商業(yè)化的規(guī)模就需要更復(fù)雜的技術(shù)升級。

麥肯錫公司可持續(xù)能源專家奧萊尼克(Geoff Olynyk)表示，核聚變商業(yè)化的最大障礙可能仍是金錢，因?yàn)樯虡I(yè)公司必須證明有一條途徑可以降低核聚變的成本，使其更具有競爭力。

核聚變能是全世界能源發(fā)展的前沿方向，核聚變能由于其燃料來自海水、效率是化石能源的千萬倍、沒有長期的核廢料、沒有碳排放等特點(diǎn)，被視為未來社會(huì)的“終極能源”。如果人類可以掌控這種能量，就能擺脫目前地球的能源與環(huán)境危機(jī)的困擾。

可控核聚變所需要的原料是氫元素中的兩個(gè)同位素氘和氚。氘可從海水中提取，氚可以由地球上儲(chǔ)量非常豐富的鋰生成。一立方公里海水所含的氘經(jīng)過聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量就相當(dāng)于地球上所有石油儲(chǔ)備產(chǎn)生的總能量。

到目前為止，人類對受控核聚變的研究主要分為兩類。一是磁約束核聚變，也就是用特殊形態(tài)的磁場把氘、氚等輕原子核和自由電子組成的、處于熱核反應(yīng)狀態(tài)的超高溫等離子體約束在有限的體積內(nèi)，使它受控制地發(fā)生大量的原子核聚變反應(yīng)，釋放出能量，典型的實(shí)驗(yàn)裝置如中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)。二是激光核聚變，這是以高功率激光作為驅(qū)動(dòng)器的慣性約束核聚變，典型實(shí)驗(yàn)裝置如我國的神光激光裝置和美國的國家點(diǎn)火裝置(NIF)。

核聚變能行業(yè)投資價(jià)值?

目前從全球范圍來看，美國在核聚變技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用方面走在了世界前沿。去年12月，美國聯(lián)邦核聚變系統(tǒng)公司完成18億美元融資，創(chuàng)下了至今為止核聚變私人投資額領(lǐng)域的最高紀(jì)錄。據(jù)悉，參與投資的既有谷歌這樣的巨頭企業(yè)，又有比爾·蓋茨、索羅斯等行業(yè)巨頭，由此也可以看出核聚變產(chǎn)業(yè)的火熱程度。除了美國之外，近年來一直注重能源改革的日本，也在核聚變領(lǐng)域建樹頗多。包括Kyoto Fusioneering、EX-Fusion、Helical Fusion在內(nèi)，多個(gè)核聚變初創(chuàng)公司都得到資本的眷顧，相關(guān)項(xiàng)目推進(jìn)速度很快。

和國外企業(yè)相比，我國核聚變領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)也形成了規(guī)模化趨勢。特別是今年以來，包括能量奇點(diǎn)、星環(huán)聚能等在內(nèi)的多家頭部企業(yè)，都實(shí)現(xiàn)了天使融資，紅杉種子等知名投資機(jī)構(gòu)的入局，讓我國在很多核心技術(shù)領(lǐng)域躋身頭部領(lǐng)跑行列。比如，在今年2月，我國自主研發(fā)建造的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)就創(chuàng)造了世界之最：在7000萬℃的高溫下，實(shí)現(xiàn)長達(dá)1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行。

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