核聚变发电是未来工业革命里程碑

核聚变是一种将氢原子核聚合成氦原子核的过程，同时释放出大量的能量。这种反应并不会产生放射性废料，因此更为清洁、安全，是一种非常优秀的能源形式。2019年，ITER（国际热核聚变实验堆）的核聚变反应炉开始建造。ITER是一个由七个成员组成的国际组织，旨在建造世界上最大、最先进的核聚变反应堆。ITER计划在2025年左右开始进行核聚变反应的实验，这将是世界上第一个能够产生净电能的核聚变设施。同时，其他国家也在进行核聚变技术研究，如我国在四川已建成了一座小型核聚变装置HL-2M。随着我国核聚变技术实现重大突破，未来电费免费成为了可能。核聚变技术的优势在于其燃料取自海水等丰富资源，并且反应产生的能量也极为巨大，因此其或将成为未来清洁能源的主流。

本文源自金融投资报

上周笔者谈到核聚变获得突发，国内团队与海外企业在核聚变领域的发展；也谈到风起云涌的核聚变投资，尤其在AI与ChartGPT取得惊人进展的情况下，敏感的投资者马上产生一个现实的问题：下一个工业革命的高地将是什么？在算力突飞猛进的当下，原来以为还需几十年的核聚变产业化的过程，或许比人们想象的更快。今天，笔者再就核聚变的现实发展以及未来展望谈谈自己的看法。

实验过程中，先利用氢氧爆轰将氩气加速到了14马赫，使这种惰性气体转变为充满高温带电离子的高导电等离子体，可以获得巨大的电流。高达14马赫的等离子体，在通过有效发电长度为300毫米的连续电极型的法拉第直线型磁流体发电机时（磁场强度0.9T），其产生的瞬态功率达到了212千瓦。这个功率几乎是目前磁流体同类研究中的10倍以上。高超音速发电机相对来说，整体体积小，不需要储能部件和大功率开关，可以支持设备快速启动。相信随着技术的不断发展和升级，有机会在各种常见的使用场景中看到他们的身影。例如开发出只有货车大小的发电机组，能够输出兆瓦级的功率，满足激光武器、轨道炮和微波武器的功率需求，可实现对飞机、坦克、舰艇的远程打击和杀伤，从而让激光武器具备真正的实战能力。我们知道，下一场工业革命很有可能在能源方面获得巨大的进步，产生能源的微型化、再次获得的快速化：成本低廉化都是考验指标。我们来看如今已经成熟的激光武器。2022年3月，中东某国订购了我国的激光防空系统，该系统标准输出功率为30-100千瓦，在 30 千瓦状态下，最大射程为200-4000米，能持续发射200秒，可在6秒内实现重新加载。能在上千米的距离烧穿5毫米钢板，摧毁一架216千米/小时飞行的小型无人机只需 10秒。据最近的新闻报道，这批激光武器实战应用十分成功，这是高能快速获得技术在军事上的应用，一旦解决成本问题，民用生产领域的应用也十分广泛的。可以说，在高超音速发电机领域，中国又一次走在了世界前列，未来武器发展的趋势，将有可能改变战争形态，而这一切都将会由中国企业来引领。

再看一个例子，就十分清楚了：一个聚变电站一年只需要用150公斤的重水和150公斤的锂，而一个100万千瓦的煤电站一年要烧200万吨煤，一个裂变电站一年需要30吨铀。所以，国际能源署在上个世纪组织3000名科学家讨论了3年，最终得出结论，人类未来的终极能源将由核聚变和可再生能源构成——核聚变将为我们提供绿色的、没有任何排放的、安全的、可以无限利用的能源。因此，笔者在上周的文章中提出：在核聚变发电面前，任何别的绿色能源都不值一提，核聚变发电将是下一个工业革命的里程碑，它将改变现有的工业格局，也许用电也是免费的，‘电费’这个名词也许就会告别人类社会！

首先，可控核聚变产生的能量可以无限满足人类能源需求。目前，下一代“人造太阳”中国聚变工程实验堆已完成工程设计，未来瞄准建设世界首个聚变示范堆，这离实际应用将再进一步！在真正建造一座核聚变电站之前，科学家的冲刺目标，是在超导条件下维持聚变反应的温度和时间。而国内科学家的研究表明相关研究进展速度令人惊讶：我国在高超音速发电机方面取得突破。你没听错，是高超音速发电机，不是高超音速发动机。其实很多人不知道这个消息，所以今天笔者就来简单介绍一下。

那么，我们可以设想一下，如果用电都免费了，我们的生活将会发生什么变化呢？想想吧！一个现实先要知道，中国领先全球的高铁是用电驱动的，它没有新能源汽车的里程焦虑吧？高铁不必提高速度只需降速而进一步覆盖城市与乡村，人们的出行范围持续扩大、物流成本持续下降和加速，人们追求的生活宽度、深度和长度都会发生变化。

再来看核聚变发电的未来应用场景。核聚变具有固有安全性，即永远都是安全的。根据核聚变原理，首先是要把氢的同位素氘和氚加热到上亿度，这要保持住非常难，但要停下来很容易。而它的产物只有氦气和中子——氦气本来就是干净的，而中子我们用水就可以将其吸收，其能量会让水变成蒸气，用来发电。所以，核聚变设施不释放二氧化碳，也没有长寿命放射性元素，可以建在城市中心。核聚变的另一个优势是资源无限。一升海水可以提取0.03克氘，释放的能量高于340升汽油燃烧产生的能量，全世界海水里有40万吨氘——可供人类使用100亿年，比太阳和地球的寿命都长。

笔者认为，虽然核聚变商业化还需要过程，但接二连三的突破告诉我们：可以展望核聚变及核聚变发电对人类社会产生的美好未来了。作为投资者，从中该明白应放弃什么追求什么了吧？

早在今年2月，就有媒体报道了我国科学家在高能脉冲领域的一大突破，爆轰驱动惰性等离子气体致高超音速发电机获得重大进展，未来将可以为激光武器、轨道炮和微波武器供电。相关的技术成果，已经于1月19日发布在《力学学报》上，标题为《爆轰驱动惰性气体磁流体发电试验研究》。在磁流体发电机中，让高温的等离子体以极高的速度通过高强度磁场，然后在磁力线的垂直方向拾取出导电的等离子体切割磁力线产生的电流，这基本就是磁流体发电的原理。想要提高磁流体发电机的效率与功率，通过加大磁场强度，增加等离子体速度，增加等离子体的导电率等方式实现。