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标题:“人造太阳”有多难?

正文:
人工智能与核能是通向未来文明的两条轨道,前者重塑智能,后者试图驯服宇宙能量。AI发展迅猛,算力需求激增,带来能源消耗问题,而核聚变被视为解决之道。同时,AI也可能助力核能,从系统控制到实时反应优化。2025年6月,核电公司泰拉能源获6.5亿美元融资,英伟达成为新投资方。

丰叔曾提到,掌握可控核聚变意味着人类不再被动依赖太阳能,而是主动制造能量,成为“人造太阳”。然而,这一目标距离实现还有多远?本文将聚焦可控核聚变的技术难点、产业进展及其对能源格局和科技生态的影响。

什么是核反应?

核聚变和核裂变通过元素变化释放巨大能量。核聚变由轻元素(如氘和氚)结合生成重元素,释放更多能量;核裂变则是重元素(如铀-235)分裂,能量密度虽稍低,但仍是目前主流方式。要实现可控核反应,材料纯度、密度及反应条件至关重要。此外,核反应副产物可用于医疗等领域。

可控核聚变为何重要?

AI时代算力需求暴增,传统能源难以支撑。特朗普签署核能行政命令,美国可能跳过新能源直接瞄准核聚变。马斯克指出,AI发展将面临电力瓶颈,而中国在新能源领域占据优势,美国则选择核聚变作为突破口。然而,政策持续性仍需观望。

丰叔认为,掌握核聚变将使人类超越太阳系,迈向星际文明。中国凭借强大的组织和工程能力,在核聚变竞争中颇具潜力。这项技术需要科研、设计、管理等多方面协同,任何一个环节缺失都可能导致失败。

核聚变有多难?

实现核聚变如同“用纸锅煮饺子”,既要维持上亿摄氏度高温等离子体,又要防止材料损坏,还需不断注入燃料。核聚变的核心条件是高粒子密度、极高温度和足够长的约束时间,三者乘积称为“三重积”。此外,Q值(输出能量与输入能量比值)必须大于1,且需持续稳定发电。

目前主要技术路径分为惯性约束型(如激光点火)和磁约束型(如托卡马克)。磁约束型更接近连续运行,中国EAST、国际ITER等项目是代表。但磁场约束复杂,等离子体动态难以控制,仿真模拟也极具挑战。

核聚变的产业进展

自20世纪60年代以来,核聚变研究呈指数级增长,三重积每1.8年翻倍,快于摩尔定律。现代芯片制造中的等离子体经验推动了控制系统进步,磁体线圈调节更灵活。中国在高温超导磁体、真空设备等领域表现突出,承担ITER多项核心任务。

跨行业应用与创业机会

核聚变推动高温超导材料成本下降,应用于医疗MRI和高效电机。极端环境催生非铁磁材料需求,如耐高温合金和复合材料。电力电子行业也反哺核聚变,提升电源系统性能。

核聚变产业链复杂,创业者可切入细分领域,如超导磁体、控制系统或特种材料。政策支持下,中国有望后来居上。尽管回报周期长,但核聚变为长期确定性方向,需要耐心与创新。

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