可控核聚变一旦实现，100克的核燃料，可以让一辆汽车跑多远？

可控核聚变要是真成了，100克核燃料塞进一辆汽车，到底能跑多远？

几百公里，几万公里，还是远到让人不敢想？

2025年初，中国“人造太阳”EAST跑出了1066秒的高约束模运行纪录，法国WEST紧跟着刷新了时长，美国国家点火装置也多次刷新聚变产能纪录。

想弄明白那100克燃料的分量，得先从能源这件事说起。

能源是宇宙运行的基本货币。

它照亮千家万户，促进植物生长，也为计算机提供电力。

人类获取能源的途径多种多样：燃烧化石燃料、分裂原子，或让阳光照射在太阳能电池板上。

然而，每一种方式都存在各自的缺陷。

化石燃料燃烧会产生有毒物质，核裂变会留下难以处理的核废料，而在阴雨天气里，现有电池也难以储存足够的电能。

相比之下，太阳似乎拥有几乎取之不尽的免费能量。

于是，一个问题随之而来：人类能否在地球上建造一个“太阳”，把星星装进瓶子里？

太阳之所以能够持续发光，是因为其内部发生着核聚变。

简而言之，核聚变是一种热核过程，参与反应的物质必须被加热到极高温度，使电子脱离原子，形成等离子体。

在这种状态下，原子核与电子可以自由穿行，为聚变反应创造了条件。

由于原子核都带正电，彼此之间存在强烈的排斥力。

要克服这种斥力，粒子必须以极高的速度运动，而极高的速度意味着极高的温度，需要达到数百万摄氏度。

恒星依靠自身庞大的质量达到这一条件，其核心的巨大压力产生热量，迫使原子核相互挤压。

在这种压力之下，原子核彼此结合、发生聚变，形成更重的原子核，并在此过程中释放出能量。

科学家希望在新一代发电厂中利用的，正是这种能量，也就是聚变反应堆。

然而在地球上，人类无法复制恒星那种依靠巨大引力挤压物质的方式。

因此，要建造能够通过聚变产生能量的反应堆，就必须采用更为巧妙的方法。

迄今为止，科学家已经发展出两种将等离子体加热到足以发生聚变的途径。

第一种是磁约束，利用磁场将等离子体压缩在环形腔室中，使反应在其中进行。

以法国的国际热核聚变实验堆为代表，这类磁约束反应堆依靠超导电磁铁运行，并使用液氦将磁体冷却到接近绝对零度的状态。

与此同时，腔室内的等离子体温度却高达上亿摄氏度，这使其成为已知宇宙中温差最大的装置之一。

第二种方式被称为惯性约束，即利用超强激光发出的脉冲加热燃料颗粒表面，使燃料向内压缩，在极短时间内达到足以发生聚变的温度和密度。

目前世界上最强大的激光器之一，就被用于美国国家点火装置的聚变实验之中。

无论是这些实验，还是世界各地其他类似的研究，目前都仍处于实验阶段，相关技术尚在开发之中。

虽然科学家已经能够实现聚变反应，但就整个系统而言，投入的能量仍多于产出的能量。

这项技术距离真正具备商业价值，还有很长的路要走。

也许聚变发电永远无法实现，在地球上建造一座可行的聚变反应堆或许根本不可能。

但如果能够成功，它将拥有极高的效率：一杯海水所能产生的能量，可与一桶石油相当，而且几乎不会产生废弃物，这一前景令人向往。

之所以如此，是因为聚变反应堆以氢或氦作为燃料，而海水中富含氢元素。

不过，并非所有的氢都能用于聚变，只有含有额外中子的同位素，即氘和氚，才能产生所需的反应。

氘性质稳定，在海水中储量丰富，获取相对容易。

氚的情况则要棘手得多。

它具有放射性，全世界的储量可能只有约20千克，且大部分存在于核弹头中，因此价格极为昂贵。

这意味着，人们或许需要寻找另一种可以与氘配合进行聚变的物质，以替代稀缺的氚。

氦的同位素氦-3可能是理想的替代品，遗憾的是，它在地球上同样极为稀少。

不过，月球或许能够提供答案。

在数十亿年的时间里，太阳风可能已在月球表面积累了大量氦-3，人们无需人工制造，只需开采即可。

如果能够从月球尘埃中分离出氦-3，人类就将拥有足以满足全世界能源需求数千年的燃料。

对于那些此前尚未被说服的人而言，这无疑为建立月球基地又提供了一个有力的理由，也让聚变能源与太空探索紧密联系在一起。

或许有人认为，建造一个小型“太阳”听起来仍然有些危险。

但事实上，聚变反应堆比大多数其他类型的发电厂更加安全。

与核裂变电站不同，聚变反应堆不会因堆芯熔毁而引发灾难。

一旦聚变过程失控，等离子体便会膨胀冷却，反应随之停止。

简单地说，聚变反应堆并不是一颗炸弹。

不过，作为燃料的氚一旦泄漏，可能对环境构成威胁。

氚能够与氧结合生成具有放射性的水，若渗入自然环境，可能造成严重危害。

所幸反应堆中实际使用的氚仅有几克，即便发生泄漏也会很快被稀释。

由此看来，聚变能源似乎描绘了这样一幅图景：只需利用普通的水，便能获得近乎无限的能量，而且无需以牺牲环境为代价。

那么，这样的设想是否存在代价？

答案在于成本，这也是聚变能源面临的最大现实障碍。

目前，人们并不知道聚变发电能否在商业上真正可行。

即便技术取得成功，建造聚变电站的费用也可能十分高昂。

其最主要的不足在于，这仍是一项未经验证的技术，相当于一场耗资数十亿美元的赌注，结果难以预料。

这些资金或许可以更好地投入到其他已被证明行之有效的清洁能源领域。

也许人类应当及时止损。

但换一个角度看，当回报是惠及所有人的无限清洁能源时，这场赌注或许值得一试，而答案仍有待时间与科学去检验。

说回开头那个问题。

一杯海水里的氘就能顶一桶石油，那100克氘氚燃料要是全部聚变，放出来的能量差不多能顶800吨汽油。

800吨是什么概念？

一辆家用车油箱也就50升左右，得加满两万多次才够。

换成里程更吓人。

按百公里8升的油耗算，这些能量够一辆普通轿车跑上大约1000万公里。

绕地球赤道一圈是4万公里出头，这么一算，能绕整整250圈。

司机换了好几茬，车估计都散架了，燃料还没烧完。

而且这还是往保守了算。

真要换上氦-3这类更给力的燃料，能量密度还能再往上蹿一截。

一小撮燃料就能干完过去几座油田的活儿，“终极能源”这顶帽子，核聚变戴得一点都不虚。

当然，没人会真往汽车里塞个聚变反应堆。

上亿度的等离子体，加上接近零下273度的超导磁体，光这套家伙就得占好几栋楼。

更现实的路子是聚变电站先发出电，再给电动车充上，这100克燃料的能量照样能开进千家万户的车库。

燃料也不愁断顿。

氘直接从海水里提，全世界海洋里的存货够人类用上几十亿年。

氚少是少了点，可以靠人工去造，实在不行还能打月球上氦-3的主意。

说白了，以后加“油”的地方，可能就是大海和月亮。

麻烦在于，这扇门到现在还没推开。

两条路线都还在实验室里打转，投进去的能量比收回来的多，几百亿美元砸进去，谁也不敢打包票。

有人觉得这钱不如花在风电光伏上，这种声音也不是没道理。

可真要赌赢了，换来的就是几乎用不完的干净能源。

到那时候，100克燃料跑1000万公里就不再是纸上算出来的数字。

这场比赛还没到终点，但钥匙一旦攥在手里，整个世界都会换个模样。