我國的人造太陽實現億度千秒運行一距離核聚變還有多遠？

2025年1月20日，安徽合肥地區

我國的全超導託卡馬克核聚變實驗裝置（EAST），又稱“人造太陽”，成功實現了1億度1066.82秒運行，即17.7分鐘，這標誌着我國聚變能源研究從基礎科學向工程實踐的重大跨越

那麼，這意味着什麼呢？核聚變與核裂變有什麼區別？這會對我們的生活造成什麼影響？星際航行真的要來了嗎？……

讓我們帶着這些問題閱讀這篇文章

相信各位盒友們能收穫不少知識！

1066.82秒記錄

首先，讓我們來回顧一下EAST發展時間線

• 2006年，EAST裝置於2006年8月建成

• 2006年9月26日，EAST成功獲得等離子體

• 2010年，運行1兆安等離子體電流

• 2010年，EAST成功實現了大於60多倍能量約束時間高約束模式（H模）等離子體放電，100秒1500萬度偏濾器長脈衝等離子體放電，最高等離子體平均電流達1兆安

• 2018年，獲得1億度高溫等離子體

• 2018年11月12日，EAST實現1億攝氏度等離子體運行等多項重大突破

• 2021年，實現大於1000秒運行

• 2021年5月28日，EAST創造新的世界紀錄，成功實現可重複的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行

• 2021年12月30日，EAST實現1056秒的長脈衝高參數等離子體運行，這是目前世界上託卡馬克裝置高溫等離子體運行的最長時間

核聚變裝置示意圖

←核裂變丨核聚變→

核裂變與核聚變的區別

兩者僅一字之差，但是在工作原理上卻是各有所異

• 核裂變

核裂變（Nuclear Fission）是指一個重原子核在吸收一箇中子後，分裂成兩個或多個較輕的原子核，同時釋放出能量和中子的過程

• 核聚變

核聚變（Nuclear Fusion）是指兩個或多個較輕的原子核在極高的溫度和壓力下，克服原子核之間的庫侖斥力，結合成一個較重的原子核，同時釋放出巨大能量的過程

• 核裂變一鏈式反應

中子增殖：每個核裂變反應釋放的2到3箇中子可以繼續引發新的核裂變反應，形成鏈式反應

控制與調節：在覈反應堆中，通過控制棒等裝置來吸收多餘的中子，以調節鏈式反應的速度，確保反應的安全和穩定

燃料：主要是鈾和鈈，這些資源相對有限，且開採和提煉成本較高

• 核聚變一燃料需求

氘和氚：核聚變的主要燃料是氘（重氫）和氚（超重氫），其中氘可以從海水中提取，資源極其豐富

其他燃料：氦-3等也是潛在的核聚變燃料

核聚變

有盒友就要問了，那麼這兩者優缺點有什麼區別呢？

我簡單做一個縱向對比你就知道了

核裂變一優缺點

優點：核裂變能源密度高，發電效率高，不直接排放二氧化碳等溫室氣體

缺點：核裂變反應會產生高放射性廢物，核廢料的處理和儲存是一個長期問題

此外，核裂變反應堆存在覈泄漏和熔燬的風險

核聚變一優缺點

優點：核聚變能源密度高，燃料資源豐富，不產生高放射性廢物，安全性高，一旦反應條件失控後，反應會立即停止，不會發生鏈式反應，並且不存在覈泄漏和熔燬的風險

缺點：核聚變技術目前尚未成熟，實現商業化應用面臨許多技術難題，如等離子體約束、材料耐高溫和耐輻射、能量提取等

細心的盒友不難發現，核聚變可以說是核裂變的Pro版本，幾乎彌補了核裂變的所有缺點

相比核裂變，核聚變作爲一種潛在的清潔能源，具有資源豐富、安全性高、環境影響小、能量效率高、不產生溫室氣體等優勢

唯一可惜的是，

距離核聚變實現商業化還有一段路程要走

那麼接下來我們來探討一下如果真的實現商業化後，對我們的生活又有哪些影響？星際航行能否實現？

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核聚變對生活的影響

• 1. 提供清潔、可持續的能源

減少環境污染：核聚變反應不產生二氧化碳等溫室氣體，也不會產生大量的高放射性廢物，因此可以大幅減少空氣污染和溫室氣體排放，有助於減緩全球變暖和氣候變化

緩解能源危機：核聚變燃料（氘和氚）資源豐富，尤其是氘可以從海水中提取

取之不盡，用之不竭，可以長期滿足人類的能源需求

• 2. 降低能源成本

燃料成本低廉：核聚變燃料（氘）可以從海水中提取，成本低廉

運行成本低：核聚變反應一旦啓動，可以持續釋放大量能量，運行成本相對較低

• 3. 提高能源安全

減少對化石燃料的依賴：核聚變能源可以減少對石油、天然氣和煤炭等化石燃料的依賴，降低能源進口風險，提高能源自主性和安全性

分佈式能源系統：核聚變能源可以支持分佈式能源系統，使得能源生產更加分散和靈活，減少對大型集中式電廠的依賴

• 4. 促進經濟發展

創造就業機會：核聚變技術的研發和應用將創造大量的就業機會，包括科研、工程、製造、運營和維護等多個領域

推動相關產業發展：核聚變能源的應用將推動電力、交通、製造等多個相關產業的發展，促進經濟增長

• 5. 改善生活質量

提供穩定的電力供應：核聚變能源可以提供穩定、可靠的電力供應，減少停電風險，提高生活質量

支持偏遠地區發展：核聚變能源可以支持偏遠地區和欠發達地區的電力供應

促進這些地區的發展和現代化

• 6. 推動科學研究和技術進步

促進相關領域發展：核聚變技術的研發將推動材料科學、等離子體物理、核工程等多個相關領域的發展

技術創新：核聚變技術的突破將帶來一系列技術創新，包括高溫超導材料、等離子體控制技術、先進製造工藝等

• 7. 支持太空探索

喜歡看科幻電影的盒友都知道，衆多科幻電影星際航行技術實現的前提大部分是實現可控核聚變，例如在《流浪地球2》中，人類就通過重核聚變“燒火石”驅動整整一萬座行星發動機，可見動力之大

因此核聚變能源可以提供強大的能源支持：用於太空飛船的動力系統，支持深空探測和星際旅行

相信在未來的不久，核聚變可以成功實現商業化

正如《流浪地球2》中所言“人類的勇氣與堅毅，將永刻於星空之下”

關於核聚變這件事情，盒友們有什麼想法可以在評論區互相交流哦~

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我們一一下期再見(｡･∀･)ﾉﾞ

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文章編輯：Solar-銀河系

文章字數：2432 字

圖片素材：知乎、電影截圖、遊戲截圖等

參考文獻：Science、維基百科、新華社等