原创 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?
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2025-09-22 15:42:13
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开燃油车的人总为油价心疼,一箱油大几百块跑不了500公里;换了电动车的人也有新烦恼:冬天续航突然掉一半,高速服务区排队充电一小时是常事。

不管是加油还是充电,似乎都逃不过“续航焦虑”这个魔咒。

但科学家们正在研究的一项技术,可能会彻底改变这一切:可控核聚变

想象一下,只需要100克核燃料,比你手机还轻,就能让汽车跑上一辈子。

这个距离到底有多远?

能源困局

燃油车的问题显而易见,一辆百公里油耗8升的家用车,跑1公里要消耗270万焦耳能量,却只有不到四分之一真正用来驱动车轮,剩下的全变成热量浪费了。

更麻烦的是,汽油烧完会排废气,而且地球上的石油储量就这么多,总有用完的一天。

新能源车虽然清洁,但也没解决所有问题,2025年的电动车市场已经很热闹了,很多新能源电动汽车都能有四五六百公里的续航。

听起来不少,但到了冬天,-10℃的低温下,这些续航得打个六五折,有些车型甚至直接腰斩。

北方车主冬天开电动车,开着暖风跑高速,心里总得算着续航够不够。

充电速度倒是随着发展快多了,有品牌高压快充10分钟能充400公里,但这得依赖大功率充电桩,高速服务区虽然98%都覆盖了充电桩,但节假日排队还是免不了。

而且电池寿命是个坎,主流锂电池用5年左右就得换,就算退役了,回收利用体系也还在完善中,不少旧电池面临“退休再就业”难题。

上海去年出台政策,要在2027年把核电产业做到600亿规模,其中就重点提了可控核聚变。

为什么要花这么大力气?因为无论是燃油车还是电动车,都还没跳出“需要频繁补能”的圈子,而核聚变可能是那个终极答案。

人造太阳

核聚变的原理其实很简单,跟太阳发光发热是一回事。

就是让氢的同位素氘和氚,在超高温度下变成一团带电的“等离子体火焰”,然后撞在一起变成氦,同时释放出巨大能量。

这个过程中,100克燃料里只要有0.7%的质量变成能量,就够咱们用很久了。

不过要让这团“火焰”稳定燃烧可不容易,得达到上亿度的高温,比太阳核心温度还高好几倍。

2025年3月,中国环流三号装置首次实现了原子核1.17亿度、电子1.6亿度的“双亿度”运行,相当于在实验室里造出了个小太阳。

它用高功率微波设备给这团“火焰”加热,再靠数字孪生技术精准控制,不让能量乱跑。

困住这团高温“火焰”得靠强磁场,国际热核聚变实验堆(ITER)有个核心部件叫中心螺线管磁体,总重1000吨,能产生13特斯拉的强磁场,相当于地球磁场的26万倍,能轻松吸起一艘航空母舰

2025年5月,这个“磁体巨人”的所有零件都造完了,就等着组装起来困住等离子体

咱们合肥的EAST装置更厉害,2025年1月创下了新纪录:上亿度高温下稳稳运行了1066秒,比2023年的403秒翻了一倍还多。

这意味着人类已经能让这团“人造太阳”稳定燃烧十几分钟了,而不是像以前那样只能闪一下就灭。

从实验室到车轮的突围

核聚变的能量虽大,但要装到汽车上,首先得把装置变小。

现在的托卡马克装置,比如ITER,直径有20米,跟足球场差不多大,根本塞不进汽车,关键就在磁体技术,磁场越强,需要的装置就能做得越小。

2025年3月,中国公司能量奇点搞出了个“经天磁体”,一下子把磁场强度做到21.7特斯拉,比美国麻省理工学院的同类磁体还强。

这意味着未来的聚变装置可以做得更紧凑,说不定真能塞到汽车里。

这家公司计划2027年造下一代装置,目标是让输出能量比输入多,这可是实用化的关键一步。

光小还不够,还得能长时间稳定运行,EAST装置从最初只能运行几十秒,到现在能跑1066秒,科学家们一点点积累经验,就为了让这团“火焰”能持续燃烧。

毕竟汽车不能跑一会儿就“歇火”,必须得有稳定的能量供应。

国际上也在联手攻关,ITER项目拉上了中国、美国欧盟日本等国家和地区,大家分工合作。

中国负责了9%的研发任务,像超导磁体这种关键部件就是咱们国家的团队在做。这种全球协作能少走弯路,让核聚变离实用更近。

100克燃料的续航革命

如果真的掌握了可控核聚变的技术,最关键的问题是:100克核燃料到底能跑多远?

科学家算过,100克氘氚燃料聚变能释放63万亿焦耳能量,这个数字太抽象,咱们换算一下:相当于180万升汽油的能量。

按现在燃油车百公里8升油算,180万升能跑2300万公里,地球赤道一圈约4万公里,这意味着100克燃料能让汽车绕地球570多圈。

每天开100公里的话,能开60多年,比一辆车的寿命还长好几倍,如果以后能量转化效率再提高一倍,跑到4600万公里也不是不可能。

对比一下现在的电动车,就算按极氪007最高870公里的续航算,要跑2300万公里得充2600多次电,平均每年充40多次。

而核聚变燃料几乎取之不尽:氘能从海水里提取,每升海水里的氘就够汽车跑几百公里;氚虽然少,但能靠锂造出来,锂在地球上的储量也不少。

更重要的是,核聚变产物只有氦气,不会像燃油车那样排废气,也不用担心电池回收问题。

加一次燃料能跑一辈子,还不污染环境,这才是真正的绿色出行。

未来已来?挑战仍在

当然,要让核聚变汽车成真,还有不少坎要迈。

最主要的是把装置做小,现在的聚变设备都太大太重,得靠更强的磁场来缩小体积,能量奇点的21.7特斯拉磁体是个好开始,但还得继续突破。

材料也是个难题,聚变产生的高能中子会不断“轰炸”反应堆零件,时间长了会损坏材料。

中科院正在研发新的抗辐射钛合金,但要完全适应聚变环境,还得再优化,氚的安全问题也得解决,虽然量少,但毕竟有辐射,防护技术得跟上。

不过进度比想象中快,中国科学家计划2045年搞出核聚变示范电站,2050年前实现商用发电。

上海、合肥这些地方已经在布局产业链,从研发到制造一步步推进。

按照这个速度,或许我们不用等太久,真能装到汽车上。

到那时候,加油站可能会变成“核燃料补给站”,一次加注就能开几十年。

冬天再也不用担心续航缩水,长途旅行也不用规划充电站点,100克燃料的能量奇迹,或许正在实验室里一点点变成现实。

或许在不久的未来,你开着核聚变汽车跑长途,仪表盘上显示的续航里程是“∞”。

那时候再回想现在加油排队、冬天算续航的日子,可能会觉得像上辈子的事了。

这不是科幻,而是科学家们正在一步步实现的未来。

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