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图为有“人造太阳”之称的全超导托卡马

图为有“人造太阳”之称的全超导托卡马克大科学装置EAST。（视觉中国供图）

文/陈思进

人类文明几千年来传承至今，比如中国从秦皇汉武、唐宋元明再到清朝，其实人类的生活方式差距并不大，一直到200多年前随着化石能源的发明，这才开始了第一、第二次工业革命，引领了人类文明的等级跃迁。

然而，现在化石能源又到了瓶颈期，终结化石能源时代的倒计时已经开始，就看谁能找到并掌握新能源，引领下一波文明等级的跃迁了。其实，目前人们已然看到了方向：第一个就是核能——可控核聚变；第二个是太阳能。

最近，《商业内幕》（Insider）杂志母公司Axel Springer的首席执行官Mathias Dpfner，在加州弗里蒙特的特斯拉工厂与马斯克展开深度的对话，自然而然地讨论到能源的话题。马斯克认为当下最佳能源是核能，而太阳能则是未来。

马斯克觉得，目前核电站是生产能源最快，更是最安全的设施，特别在没有自然灾害的地方，我们不仅不应该关闭核电站，而且还应该重新开放已经关闭的核电站。如果没有严重的自然灾害风险，比如德国，核电站就确定是没什么危险的。

Mathias Dpfner禁不住发问：难道没有更安全、但效果类似能源的替代品吗？如太阳能、或风能？对于未来的能源政策，你有其他想法吗？

马斯克回答说：从长远来看，人类文明的大部分能源将来自太阳能，但这需要使用电池来储能，因为只有白天才有太阳，而且有时还是阴天，所以需要太阳能电池，未来还有很多技术问题有待解决。而长期来看，这将是为人类文明供电的主要手段（将在下文《太阳能：未来的新能源之王》中详谈）。因此，在实现太阳能之前，我们仍然需要核电，关闭核电站完全是疯狂的做法，这一点怎么强调都不为过。

之前，我在《可控核聚变：新能源之王》(《科普时报》2021年7月23日第3版：http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjwzb/html/2021-07/23/content_472318.htm )一文中，初步介绍了可控核聚变的科学原理，以及优质核能如何才能被人类获取并加以利用等。

在上述那篇文章中提到，氦的同位素氘就能当燃料，而且还提到海水里有大量的氘，如果将海洋中多达45万亿吨的氘元素全部应用于核聚变，那么释放的能量足够人类使用几百亿年。但问题是，用氘作为燃料的话，在聚变反应之后会产生大量的中子，这些中子既伤锅炉，还会产生大量的辐射，其核废料更不好处理。总之，成本特别高。

怎么办呢？

在此，为大家接着介绍可实现可控核聚变的燃料氦-3吧。

首先要强调，氦-3没有前面提到的氘的那些弊病，堪称是最完美的核聚变燃料。也就是说，如果有氦-3的话，就没人会用氘去实现可控核聚变了。

但是，可能很多读者都知道，氦-3在地球上的储量已探明只有500公斤（相当于一头奶牛的重量），几乎等于没有。不过，月球上倒是储存了100万吨氦-3。或许，你会觉得那也没多少吧，中国单单烧煤，一天就消费一千万吨。这就是核能与化石能源的区别了，别说100万吨了，哪怕我们能登上月球开采100吨氦-3，就够全世界使用一整年！

不过，问题又来了，别说氦-3首先得加温到700摄氏度，根本就不容易开采——第一步是建造空间站，进而在月球上建厂，必须雇用员工在那儿长期工作，还要实现能源的自循环……看来，要解决的问题还有不少。

在《可控核聚变：新能源之王》中，还专门介绍了人类发展可控核聚变的历史，截至到1952年11月1日，在常春藤麦克氢弹试验中首次进行了大规模核聚变。下面再接着介绍。

时间来到2002年，美国能源部启动了“核电2010年计划”，意在共同承担财务及法规风险，支持兴建新设计的核电厂；2005年，美国政府通过“能源政策法”，主要内容为强化能源自主，减少对外国石油的依赖，主张核能是能源自主的重要一环，认同核能是安全及干净的能源，并授权开发先进核电技术；到了2010年11月2日，美国能源部国家核军工管理局完成了首次综合点火实验，并宣称他们已经破解了核聚变能源的难题，如果一切顺利，到2012年核聚变能源发电将成为现实。

美国目前是全世界最大的核能发电国家，总共拥有104部机组，出力100.6百万瓩，生产的电力占全国22.5%；而核聚变反应堆版本的发电站原型，已在2020年开始运行，2030年前实现并网发电，预期2050年将有几乎四分之一的美国能量，是由核聚变能提供。

目前，世界上许多国家包括中国，都在受控核聚变反应的研究。如全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），是中国国家发改委批准立项的“九五”国家重大科技基础设施，拥有类似太阳的核聚变反应机制，因此该设施也被称为“人造太阳”。

2016年2月，中国EAST物理实验获又取得重大突破，实现在国际上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。2018年11月12日，从中科院合肥物质科学研究院获悉，EAST近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破；2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒，以及1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。

据科研人员称，这项新纪录进一步证明了核聚变能源的可行性，也为迈向商用奠定了物理和工程基础。希望世界上第一个可以产生持续核聚变的反应堆——“人造太阳”试验早日成功，人类早日进入卡尔达肖夫的行星文明！

2022年05月30日写于多伦多安大略湖畔

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