海水变能源!“激光聚变” 何时点亮千家万户?

在未来科学大奖十周年庆典的现场,一个足以改变人类能源格局的消息如平地惊雷般震撼了众人。中国科学院院士、中国物理学会理事长、2021 未来科学大奖获奖者张杰,面对光明网记者的镜头,语气坚定地宣布:“聚变永远 50 年” 的困局已然成为历史,商业化聚变电站有望在短短 20 年内接入千家万户。这一宣告,宛如一道曙光,照亮了人类对未来能源无限憧憬的天空。

聚变研究,宛如一座神秘而险峻的科学高峰,以其 “至简至难” 的双重特性,让无数科研人员为之痴迷又为之殚精竭虑。从原理上看,它不过是氢核之间的融合,在那一瞬间释放出巨大的能量,简单得如同大自然最质朴的心跳。但要将这一原理转化为现实,却需要创造出比太阳内部更极端的超高温、超高密度环境。太阳,那颗在宇宙中熊熊燃烧了数十亿年的恒星,其内部温度高达 1500 万摄氏度,而聚变反应所需的条件,比这还要严苛数倍。

时间回溯到 2018 年,张杰团队宛如一群无畏的开拓者,提出了 “双锥对撞点火” 方案。这一方案犹如一把神奇的钥匙,将燃料压缩与加热这两个关键过程巧妙分离。先将燃料在低温下进行高质量压缩,使其密度达到聚变所需的程度,就如同精心打造一颗蓄势待发的能量炸弹。然后,在恰到好处的瞬间,给予其高温点燃,让能量如火山喷发般瞬间释放。这一创新之举,不仅大幅提升了能量效率,让小型激光装置实现点火从遥不可及变得触手可及,更显著增强了系统的稳定性,为未来聚变电站的工程化建设扫除了核心障碍。就好比为一艘在茫茫大海中迷失方向的巨轮,指明了前行的航道。

“1 升海水蕴含 30 毫克氘,而 30 毫克氘可以释放能量相当于 300 升的汽油。” 张杰院士的话语中充满了对未来能源变革的无限期待。当前,整个商品社会的运转,都深深依赖于能源成本这一底层逻辑。而聚变能一旦投入使用,就如同一只无形却有力的大手,将彻底改写这一切。想象一下,当能源成本趋近于零,商品的价格将发生怎样翻天覆地的变化。那些因能源成本而价格高昂的商品,将变得亲民;那些依赖大量能源的产业,将迎来前所未有的发展机遇。交通成本大幅降低,人们的出行将更加便捷;工业生产的规模将进一步扩大,推动经济迈向新的高峰。

在全球能源需求日益增长、传统能源逐渐面临枯竭的今天,激光聚变这一前沿技术的突破,无疑给人类带来了新的希望。各国纷纷加大对聚变研究的投入,众多科研团队如同竞技场上的选手,在这场没有硝烟的能源竞赛中奋力拼搏。美国的国家点火装置(NIF),作为激光聚变研究领域的 “巨无霸”,一直备受瞩目。2022 年年底,NIF 成功实现激光聚变的 “点火时刻”,验证了激光聚变能的科学可行性,为这一领域的发展注入了一剂强心针。但 NIF 也面临着诸多挑战,如高昂的成本、较低的能量转换效率等。而张杰团队的 “双锥对撞点火” 方案,以其独特的优势,为激光聚变的发展开辟了一条新的道路。

展望未来,商业化聚变电站接入千家万户已不再是遥不可及的梦想。在接下来的 20 年里,科研人员将继续在这条充满挑战与希望的道路上砥砺前行。他们将不断优化技术,降低成本,提高聚变电站的稳定性和效率。也许在不久的将来,我们家中的电灯、电视、电脑等电器,都将由来自海水的聚变能点亮和驱动。届时,人类将彻底摆脱对传统能源的依赖,开启一个全新的能源时代,一个清洁、高效、可持续的能源新时代。让我们共同期待那一天的早日到来,见证人类在能源领域的伟大跨越。

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