【菜科解读】

世界各地的科学家多年来一直致力于实现的目标之一是清洁廉价的聚变能源。

转向聚变能源被认为是帮助逆转旧发电方法产生气候变化的关键。

麻省理工学院和英联邦融合系统的研究人员正致力于利用新技术加速聚变能的发展。

他们在计划中利用的技术是新的高温超导体，可用于制造产生更强磁场的磁体。

需要更强的磁场才能将聚变能力变为现实。

科学家计划利用新技术构建他们认为将成为世界上第一个产生净能量增益的聚变实验，称为SPARC。

在现代聚变实验中已经产生了融合反应，但到目前为止它们都没有产生净能量增益。

科学家们需要更强的磁铁，以提升聚变装置中产生的磁场，进一步保持热电离气体（称为等离子体）被隔离并与普通物质隔离。

磁场越强，等离子体与普通物质隔离的越好，并且需要更少的空间来保持等离子体。

基本上更强的磁铁意味着更小，更快，更便宜的聚变发生器。

这里的突破性技术来自于高温超导材料。

通常，超导体需要非常冷才能运行，但研究人员正在使用的新化合物让超导体可以在更高的温度下发挥作用。

新的超导材料以带状形式制成，可以制造更高性能的磁铁。

现在的问题是用这些材料生产的磁铁现在对于熔接机来说太小了。

在新的SPARC融合实验开始之前，新的超导材料必须结合到聚变装置所需的更大，更强的磁体中。

磁铁开发将首先出现，然后SPARC融合实验将开始。

SPARC将成为一种类似于现在运行的其他聚变机器的托卡马克聚变装置，研究人员希望到2025年让SPARC投入运营。

解锁无尽清洁能源，探秘威力磅礴的核聚变

太阳亿万年来发光发热依靠它实现，如今人类也不断钻研这项技术，试图将它转化为可稳定使用的能源。

相比传统能源与核裂变，核聚变原料储量充沛、安全环保，被视作未来能彻底改变能源格局的终极能量来源。

人类最早认知核聚变，来源于头顶的太阳。

太阳核心区域拥有超高温度与巨大压力，氢原子核在极端环境下摆脱斥力束缚，不断相互碰撞融合，持续发生聚变反应。

反应期间损耗少量质量，按照质能关系转化为光和热，源源不断向整个太阳系输送能量，滋养地球上所有生命繁衍生息。

宇宙之中的恒星，内核运转本质都是稳定的核聚变反应。

人类熟知的核裂变，是重原子核分裂释放能量，日常核电站大多运用这一原理。

核聚变和它反应形式截然相反，选取氢的同位素氘、氚作为主要原料。

这类物质广泛存在海水当中，储量取之不尽，不会出现化石能源枯竭的问题。

反应结束后几乎不会产生高放射性废料，不存在核泄漏、核爆炸的巨大隐患，安全优势十分突出。

想要触发核聚变反应，条件严苛到极致。

原子核之间存在排斥力，常态下无法相互靠近融合，必须创造上亿摄氏度的高温，再配合超强压力，才能打破粒子之间的壁垒，让原子核顺利聚合。

如此极端环境，在地面自然环境里无法生成，只能依靠人工装置模拟打造。

科研领域主流采用两种技术路线探索可控核聚变。

磁约束依靠强磁场，把高温等离子体束缚在密闭空间内，维持稳定反应状态；

惯性约束则借助高能激光瞬间轰击原料，瞬间加压升温触发聚变。

一代代科研设备不断迭代升级，科学家一次次突破温度、时长纪录，稳步向着持续稳定供能的目标迈进。

核聚变释放的能量级别远超常规能源。

同等质量下，聚变产生的能量远高于煤炭、石油，也大幅超越核裂变能量产出。

少量海水提取的聚变原料，就能满足一座城市长久的用电需求。

一旦实现商业化应用，能够彻底摆脱化石能源依赖，缓解资源短缺难题，大幅减少废气排放，助力生态环境改善。

目前可控核聚变还处在实验攻坚阶段，暂时无法大规模并网发电。

反应装置耗能巨大，如何做到输出能量大于输入能量，长久维持稳定聚变状态，都是亟待攻克的技术难关。

距离走进千家万户、全面替代现有能源，依旧还有漫长的探索路程。

但这项技术的发展前景不容小觑。

全球多国携手开展科研合作，不断刷新实验纪录，稳步解决各类技术难题。

未来核聚变真正实现落地后，不仅能彻底改写能源使用模式，还能助力航天远行、工业发展，以清洁充沛的磅礴能量，推动人类文明迈向全新阶段。

月球上氦-3聚变燃料可供人类使用一万年之久

　　月球上氦-3聚变燃料可供人类使用一万年　　氦-3聚变堆的优点固然明显，但开采氦-3显然在地球上无法实现，目前的氦-3主要来自武器级核武计划，一年的产量也只有十多千克，如果商业化运营的氦-3聚变堆每年至少要消耗数十千克的氦-3，因此要想获得更先进、更安全的氦-3聚变堆就需要去月球开采氦-3。

　　目前月球上的土壤分布情况已经非常清楚，从上个世纪以来，月球已经被大量探测器光顾过，整个月球表面都覆盖在岩石碎屑、天体撞击产生的熔融物质冷却形态，在近20米深度的月球土壤层中，几乎都是混合物，在太阳风粒子的介入下，整个月球表层都富含各种细颗粒物质和稀有气体。

　　阿波罗等计划对月球的探测结果表明，月球土壤中的氦-3存储量比较稳定，大约在数百万吨这个数量级，全世界一年的发电量只需要100吨的氦-3就能完成，因此开采月球上的氦-3是一项富有科幻色彩的潜力工程。

　　此前已经有一些方法用于尝试开采月球上的氦-3，使用太阳光对月球土壤进行加热以提取氦-3，当然其中还有其他气体，比如氢、氮和二氧化碳等，因为月球土壤钛含量比较丰富，提取氦-3就是基于蒸发的原理逐级提纯，氦-3就会从混合气体中分离出来，但是其成本可能比较昂贵，估计每千克至少在百万美元以上。