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              核聚變發電是未來工業革命里程碑

              2023-05-06 06:57:59    來源:同花順財經


              【資料圖】

              上周筆者談到核聚變獲得突發,國內團隊與海外企業在核聚變領域的發展;也談到風起云涌的核聚變投資,尤其在AI與ChartGPT取得驚人進展的情況下,敏感的投資者馬上產生一個現實的問題:下一個工業革命的高地將是什么?在算力突飛猛進的當下,原來以為還需幾十年的核聚變產業化的過程,或許比人們想象的更快。今天,筆者再就核聚變的現實發展以及未來展望談談自己的看法。

              首先,可控核聚變產生的能量可以無限滿足人類能源需求。目前,下一代“人造太陽”中國聚變工程實驗堆已完成工程設計,未來瞄準建設世界首個聚變示范堆,這離實際應用將再進一步!在真正建造一座核聚變電站之前,科學家的沖刺目標,是在超導條件下維持聚變反應的溫度和時間。而國內科學家的研究表明相關研究進展速度令人驚訝:我國在高超音速發電機方面取得突破。你沒聽錯,是高超音速發電機,不是高超音速發動機。其實很多人不知道這個消息,所以今天筆者就來簡單介紹一下。

              早在今年2月,就有媒體報道了我國科學家在高能脈沖領域的一大突破,爆轟驅動惰性等離子氣體致高超音速發電機獲得重大進展,未來將可以為激光武器、軌道炮和微波武器供電。相關的技術成果,已經于1月19日發布在《力學學報》上,標題為《爆轟驅動惰性氣體磁流體發電試驗研究》。在磁流體發電機中,讓高溫的等離子體以極高的速度通過高強度磁場,然后在磁力線的垂直方向拾取出導電的等離子體切割磁力線產生的電流,這基本就是磁流體發電的原理。想要提高磁流體發電機的效率與功率,通過加大磁場強度,增加等離子體速度,增加等離子體的導電率等方式實現。

              實驗過程中,先利用氫氧爆轟將氬氣加速到了14馬赫,使這種惰性氣體轉變為充滿高溫帶電離子的高導電等離子體,可以獲得巨大的電流。高達14馬赫的等離子體,在通過有效發電長度為300毫米的連續電極型的法拉第直線型磁流體發電機時(磁場強度0.9T),其產生的瞬態功率達到了212千瓦。這個功率幾乎是目前磁流體同類研究中的10倍以上。高超音速發電機相對來說,整體體積小,不需要儲能部件和大功率開關,可以支持設備快速啟動。相信隨著技術的不斷發展和升級,有機會在各種常見的使用場景中看到他們的身影。例如開發出只有貨車大小的發電機組,能夠輸出兆瓦級的功率,滿足激光武器、軌道炮和微波武器的功率需求,可實現對飛機、坦克、艦艇的遠程打擊和殺傷,從而讓激光武器具備真正的實戰能力。我們知道,下一場工業革命很有可能在能源方面獲得巨大的進步,產生能源的微型化、再次獲得的快速化:成本低廉化都是考驗指標。我們來看如今已經成熟的激光武器。2022年3月,中東某國訂購了我國的激光防空系統,該系統標準輸出功率為30-100千瓦,在 30 千瓦狀態下,最大射程為200-4000米,能持續發射200秒,可在6秒內實現重新加載。能在上千米的距離燒穿5毫米鋼板,摧毀一架216千米/小時飛行的小型無人機只需 10秒。據最近的新聞報道,這批激光武器實戰應用十分成功,這是高能快速獲得技術在軍事上的應用,一旦解決成本問題,民用生產領域的應用也十分廣泛的。可以說,在高超音速發電機領域,中國又一次走在了世界前列,未來武器發展的趨勢,將有可能改變戰爭形態,而這一切都將會由中國企業來引領。

              再來看核聚變發電的未來應用場景。核聚變具有固有安全性,即永遠都是安全的。根據核聚變原理,首先是要把氫的同位素氘和氚加熱到上億度,這要保持住非常難,但要停下來很容易。而它的產物只有氦氣和中子——氦氣本來就是干凈的,而中子我們用水就可以將其吸收,其能量會讓水變成蒸氣,用來發電。所以,核聚變設施不釋放二氧化碳,也沒有長壽命放射性元素,可以建在城市中心。核聚變的另一個優勢是資源無限。一升海水可以提取0.03克氘,釋放的能量高于340升汽油燃燒產生的能量,全世界海水里有40萬噸氘——可供人類使用100億年,比太陽和地球的壽命都長。

              再看一個例子,就十分清楚了:一個聚變電站一年只需要用150公斤的重水和150公斤的鋰,而一個100萬千瓦的煤電站一年要燒200萬噸煤,一個裂變電站一年需要30噸鈾。所以,國際能源署在上個世紀組織3000名科學家討論了3年,最終得出結論,人類未來的終極能源將由核聚變和可再生能源構成——核聚變將為我們提供綠色的、沒有任何排放的、安全的、可以無限利用的能源。因此,筆者在上周的文章中提出:在核聚變發電面前,任何別的綠色能源都不值一提,核聚變發電將是下一個工業革命的里程碑,它將改變現有的工業格局,也許用電也是免費的,‘電費’這個名詞也許就會告別人類社會!

              那么,我們可以設想一下,如果用電都免費了,我們的生活將會發生什么變化呢?想想吧!一個現實先要知道,中國領先全球的高鐵是用電驅動的,它沒有新能源汽車的里程焦慮吧?高鐵不必提高速度只需降速而進一步覆蓋城市與鄉村,人們的出行范圍持續擴大、物流成本持續下降和加速,人們追求的生活寬度、深度和長度都會發生變化。

              核聚變是一種將氫原子核聚合成氦原子核的過程,同時釋放出大量的能量。這種反應并不會產生放射性廢料,因此更為清潔、安全,是一種非常優秀的能源形式。2019年,ITER(國際熱核聚變實驗堆)的核聚變反應爐開始建造。ITER是一個由七個成員組成的國際組織,旨在建造世界上最大、最先進的核聚變反應堆。ITER計劃在2025年左右開始進行核聚變反應的實驗,這將是世界上第一個能夠產生凈電能的核聚變設施。同時,其他國家也在進行核聚變技術研究,如我國在四川已建成了一座小型核聚變裝置HL-2M。隨著我國核聚變技術實現重大突破,未來電費免費成為了可能。核聚變技術的優勢在于其燃料取自海水等豐富資源,并且反應產生的能量也極為巨大,因此其或將成為未來清潔能源的主流。

              筆者認為,雖然核聚變商業化還需要過程,但接二連三的突破告訴我們:可以展望核聚變及核聚變發電對人類社會產生的美好未來了。作為投資者,從中該明白應放棄什么追求什么了吧?

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