經(jīng)過(guò)計(jì)算核聚變電2塊錢(qián)一度都不夠，取之不盡用之不竭又有何用？

BEST安裝杜瓦底座的的新聞，讓國(guó)慶期間的互聯(lián)網(wǎng)沸騰了，看不懂不明白都沒(méi)問(wèn)題，一句2030年左右發(fā)電讓核聚變點(diǎn)亮第一盞燈的說(shuō)法就足夠了，因?yàn)檫@種從1950年代開(kāi)始的就在說(shuō)真正取之不盡用之不竭的能源，幾代人努力、70多年了還沒(méi)突破，這回真要發(fā)電了，你說(shuō)能不讓人激動(dòng)嗎？

核聚變確實(shí)很牛逼，但技術(shù)也太難了

核聚變也是利用核能，不過(guò)這個(gè)和目前的核電站不一樣，那個(gè)用的是重核裂變技術(shù)，就是鈾-235在吸收一個(gè)中子后變成鈾-236然后很快就會(huì)裂變成氪-92和鋇-141的過(guò)程，而聚變則剛好相反，是兩個(gè)輕元素聚合成更重的元素，比如我們每天都能看到的太陽(yáng)聚變就是這樣的：

太陽(yáng)上每天都在重復(fù)這個(gè)過(guò)程，每次聚合都會(huì)丟失一些質(zhì)量，而這些質(zhì)量將會(huì)完全轉(zhuǎn)換為能量，按太陽(yáng)的體量，還足夠燃燒大約至少20~30億年，之后還能燒，只不過(guò)將會(huì)變成紅巨星，再變成白矮星，那個(gè)是很久以后的事情了。

太陽(yáng)上這種聚變反應(yīng)叫質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)，看似每天都在發(fā)生，但要在地球上模擬這個(gè)反應(yīng)幾乎是不可能的，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)這個(gè)條件太難了！因此目前人類(lèi)在突破的主要是氘-氚的核聚變反應(yīng)，這是氫的兩種同位素，聚變過(guò)程如下：

質(zhì)子之間都帶正電，極端的高溫可以提供熱運(yùn)動(dòng)突破庫(kù)倫斥力，當(dāng)然更高的壓力也可以，但除了太陽(yáng)核心之外在地球上無(wú)法提供這種壓力，所以在“常壓”下需要更高的溫度，氘氚聚變的最低溫度是1.5 億攝氏度（1.5×10? K），當(dāng)然還有另一個(gè)指標(biāo)，就是保持溫度的時(shí)間，這三個(gè)要素就是：溫度×密度×約束時(shí)間，即nTτ！

目前公認(rèn)的 “點(diǎn)火閾值”（反應(yīng)能量自給自足的最低標(biāo)準(zhǔn)）約為1021m^-3?K?s（即1億度?1021 粒子/立方米?1秒）

那么目前全球最頂尖的水準(zhǔn)是多少呢？2025年1月20日，中國(guó)的EAST裝置成功實(shí)現(xiàn)了上億度1066秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行。

看來(lái)距離核聚變只差一步之遙了！但是種花家要告訴你，這個(gè)等離子體的密度還只有1.2 x 10^20/m^3，至少還有數(shù)量級(jí)差異，當(dāng)然盡可能增加約束時(shí)間也可以增加了碰撞概率，也是目前最容易做到的一個(gè)突破方向。

BEST到哪個(gè)程度了：真可以并網(wǎng)發(fā)電了嗎？

央視的報(bào)道是這樣說(shuō)的：

10月1日，中國(guó)核聚變裝置BEST建設(shè)取得關(guān)鍵突破，杜瓦底座成功完成吊裝，標(biāo)志著這一大國(guó)重器正式進(jìn)入主機(jī)組裝的全新階段。BEST將首次在國(guó)際上驗(yàn)證演示核聚變發(fā)電，有望在2030年通過(guò)核聚變發(fā)電點(diǎn)亮第一盞燈！

很多媒體都在說(shuō)，BEST將會(huì)實(shí)現(xiàn)發(fā)電，電能很快就會(huì)取之不盡了！這樣理解各位就無(wú)解了，因?yàn)锽EST只會(huì)進(jìn)行增值測(cè)試以及發(fā)電測(cè)試，這個(gè)發(fā)電測(cè)試的意思是象征性的發(fā)電，相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證下這個(gè)發(fā)電過(guò)程是否可行，如果可行的話就會(huì)建造實(shí)驗(yàn)堆，如果不可行的話還需要重新設(shè)計(jì)發(fā)電方案。

所以BEST方案就算發(fā)電了也不會(huì)商業(yè)，甚至BEST的下一代CFTER也只是實(shí)驗(yàn)堆，就是在BEST的基礎(chǔ)上繼續(xù)論證商業(yè)發(fā)電的可行性，要等到CFTER沒(méi)有問(wèn)題后才會(huì)商業(yè)化推廣，這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，如果能在2050年前完成就已經(jīng)非常了不起了。

另一個(gè)是BEST還要驗(yàn)證一個(gè)理論，氚的增殖反應(yīng)！氘氚核聚變，能量確實(shí)非常巨大，從理論上看，1克氘氚完全反應(yīng)的能量相當(dāng)于9.39萬(wàn)度電，2024全中國(guó)用電量為98521億千瓦時(shí)，只需要105噸氘和氚，是不是很牛逼？

但是問(wèn)題來(lái)了，氘也就是重水，當(dāng)“高能燃料”算簡(jiǎn)直就像不要錢(qián)，但氚就非常貴了，一克氚價(jià)格得3~4萬(wàn)美元，相當(dāng)于20~30萬(wàn)人民幣，卻只能換回9萬(wàn)度電，這個(gè)價(jià)格是不是相當(dāng)不劃算？

更要命的是氘氚反應(yīng)的理論核質(zhì)量比約為 2:3，但考慮實(shí)際燃料形態(tài)（雙原子分子）和工程經(jīng)濟(jì)性，工程應(yīng)用中采用的最佳質(zhì)量比約為1:2。這一比例能確保兩者粒子數(shù)接近1:1，也就是說(shuō)一克氘氚混合物中，氚得0.66666克，氘只要0.333333克，貴的還是大頭，這是不是就沒(méi)啥意義了？

種花家算了下，發(fā)電差不多得2塊錢(qián)一度，還是完全轉(zhuǎn)換的成本價(jià)，要是分?jǐn)傁卵邪l(fā)、建設(shè)以及折舊的費(fèi)用，估計(jì)得8~10塊錢(qián)一度，這核聚變的電誰(shuí)用得起啊？所以這個(gè)氚可不能人工制造，而是要讓聚變自己生成！這就是傳說(shuō)中的增值反應(yīng)：

一個(gè)氘核和一個(gè)氚核反應(yīng)會(huì)生成一個(gè)中子，正常情況下這個(gè)中子不帶電無(wú)法被磁場(chǎng)捕獲，撞擊內(nèi)壁造成材料嬗變具有放射性，所以需要用內(nèi)壁屏蔽，這個(gè)內(nèi)壁就是所謂的第一壁，技術(shù)要求很高哦！

但是還有另一條路子，鋰-6或者鋰-7在吸收一個(gè)中子后會(huì)生成一個(gè)氚核，其翻譯過(guò)程如下圖：

這是鋰-6的反應(yīng)，反應(yīng)截面比較寬，是比較理想的生產(chǎn)氚的原料，鋰-7也可以，但反應(yīng)界面比較窄，不過(guò)鋰-7就是天然鋰的主要成分，占比92.5%，所以用大部分鋰-6加部分鋰-7做成“反向”天然鋰“合金”，當(dāng)反應(yīng)堆的“第一壁”，直接生成氚，以形成增殖自持反應(yīng)。對(duì)了，氫彈中的氚也是這樣生成的，只不過(guò)提供中子的是原子彈爆炸過(guò)程。

那么鋰-6的價(jià)格是多少呢？豐度95%、純度 99% 的氟化鋰-6大概是30萬(wàn)元/千克，這比直接生產(chǎn)氚的成本瞬間就縮小了1000倍，從2塊錢(qián)一度電變成了0.002元一度，也就是0.2分一度，這個(gè)價(jià)錢(qián)，那就可勁造吧，隨便用，哥我請(qǐng)你家用電一年都沒(méi)啥問(wèn)題！