核聚變的成功和石油耗盡一樣，永遠(yuǎn)都有五十年，從上世紀(jì)五十年代核聚變的鼻祖托卡馬克裝置開始到現(xiàn)在為止，已經(jīng)過去了將近七十年，但聚集了全世界頂尖科學(xué)家的ITER仍然還未能商業(yè)化運(yùn)行，似乎還需要有下一個(gè)五十年出現(xiàn)！
為什么核聚變那么難實(shí)現(xiàn)？
其實(shí)核聚變實(shí)現(xiàn)并不難，很多朋友肯定就會說太陽不就是核聚變么，當(dāng)然，您的科學(xué)課滿分了！但即使不在太陽上，核聚變實(shí)現(xiàn)依然不難！因?yàn)橛玫氖请半?，而不是太陽的氕氕聚變?/p>
根據(jù)元素的結(jié)合能，氚氘是氫元素同位素中聚變最容易的哦，而氕氕聚變則最難，因?yàn)橐粋€(gè)質(zhì)子會先洗手能量轉(zhuǎn)換為中子，然后變成氘再和原先的氕結(jié)合形成氦三，太陽上正在發(fā)生的就是這個(gè)過程！那為什么太陽不燒最簡單的氚氘呢？其實(shí)太陽在13個(gè)木星質(zhì)量大小時(shí)已經(jīng)將氘氚耗盡了，所以現(xiàn)在它只能燒比較難燒的氕氕，將氕氕轉(zhuǎn)換成氘再繼續(xù)燃燒！
太陽核心的質(zhì)子鏈反應(yīng)
但I(xiàn)TER核聚變項(xiàng)目肯定不會去選那么困難的氕氕，而是比較容易的氘氚，不過即使如此，氘氚聚變對于人類來說仍然非常困難！因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)氘氚聚變并不難，但實(shí)現(xiàn)自持持續(xù)運(yùn)行非常困難！原因聚變中的高溫等離子體非常難控制，為此在托卡馬克這個(gè)大變壓器中通過的電流極高，等離子體電流高達(dá)千萬安培，扭曲模、磁島以及磁面撕裂等問題非常嚴(yán)重！
托卡馬克大變壓器示意圖
另一個(gè)則是第一壁消耗問題，因?yàn)殡熬圩儠a(chǎn)生多余的中子，盡管可以轟擊鋰6生產(chǎn)氚，但仍然有大量的中子會被內(nèi)壁吸收，造成材料嬗變，所以用不了多久昂貴的第一壁就得更換。
慣性約束核聚變則存在點(diǎn)火與持續(xù)燃燒問題，因?yàn)槿剂锨虻某跏純?nèi)爆對稱性需要的精度極高，所以無論哪個(gè)方案總是有跨不過去的坎，而且未來解決的成本極高！
假如核聚變實(shí)現(xiàn)了，你能想到那些用途？
當(dāng)然以下屬于假設(shè)，我們不管核聚變有多難，道路有多坎坷，終于實(shí)現(xiàn)了核聚變，但各位不要高興的太早，因?yàn)槟阍O(shè)想中的核聚變后用電免費(fèi)這種事情不存在的！納尼？不是每升海水中的聚變?nèi)剂隙枷喈?dāng)于300升汽油么？居然還有人想收朕的錢？
聚變的電成本真的很低嗎？
其實(shí)這很容易理解，因?yàn)殡熬圩冃枰獌煞N氣體，一種是氫同位素氘，另一種則是氚，前者在自然界中的含量大約為0.02%，盡管含量很少，但對于氚來說氘幾乎就是白菜了，某寶的價(jià)格是25毫升/145元，一千克/5800元，目測量大是可以優(yōu)惠的！但氚的售價(jià)可高了，一千克大約三千萬美元，我們來計(jì)算下，氚氘混合一千克大約能產(chǎn)生多少能量，這些能量轉(zhuǎn)換出電能又價(jià)值幾何！
氚氘聚變示意圖
氘氚聚變的質(zhì)量比是2：3，一千克中大約氚氘混合物價(jià)值大約是1800萬美元，其實(shí)就是氚的成本啦，氘的成本在氚面前差不多就忽略了！那么能產(chǎn)生多大的能量呢？
質(zhì)子質(zhì)量是938MeV/c2
氚氘聚變反應(yīng)方程式為:3H+2H=4He+n反應(yīng)放能17.59MeV
也就是質(zhì)量虧損了17.59MeV
那么質(zhì)量虧損的比例大概是：0.375%
那么一千克氚氘混合物完全核聚變后的能量為：337081100084874675.6J的能量
按一度電為：3600000J計(jì)算
那么100%轉(zhuǎn)換出來的電能大約為：93633638912.465度
事實(shí)上聯(lián)合循環(huán)的的蒸汽輪機(jī)熱效率最高也就47%，因此這些電能大約只有44007810288.86度。
按當(dāng)前2019年廣西二級水電站上網(wǎng)價(jià)0.32元計(jì)算，價(jià)值：14082499292.43元。
約合：2040646180.6美元
大約是：20億美元
果然不少，當(dāng)然這實(shí)在有些理想化，反應(yīng)100%發(fā)生，但事實(shí)能達(dá)到上1-5%就謝天謝地了，還要維持自身消耗的大量電能，還需要均攤建設(shè)費(fèi)用，還有設(shè)備折舊費(fèi)，還有人工費(fèi)用，一塌刮子算起來，略有盈余就已經(jīng)是最偉大的勝利了！
所以我們實(shí)現(xiàn)了聚變還不夠，還需要低成本實(shí)現(xiàn)聚變才可以！
因此在聚變電能仍然高昂的條件之下，各位還想怎么用核聚變的電能？估計(jì)就是家里冬天的電熱取暖器和夏天的冷空調(diào)還是得省著用吧！不過如果是慣性核聚變搞定的話，未來的星際航行可就省事多了，如果各位不太理解的話，就是科幻小說《三體》中的無工質(zhì)核聚變發(fā)動機(jī)（其實(shí)是有工質(zhì)的，只是不用帶額外的工質(zhì)而已），直接用聚變產(chǎn)生的高能高速粒子推進(jìn)飛行器！
希望還是有的，至少未來的恒星際間飛行將成為可能！
