“终身免充电”可控核聚变用于汽车还有多远？

xinwen.mobi · 发表于昨天 18:12

“终身免充电”可控核聚变用于汽车还有多远？
一辆家用车只需100克核聚变燃料，就能连续行驶2300万公里，足够绕地球575圈——这不是科幻小说，而是科学家根据核聚变能量计算出的理论结果。

“电动汽车不用充电就能跑，曾经是无数人的梦想。”随着“氢能与核聚变能”出现在国家“十五五”规划建议中，这个梦想距离现实正逐渐走近。

当下，可控核聚变已不再是纯粹的科幻概念，而是成为全球科研竞赛的前沿领域。

不过，真要把这“人造太阳”塞进汽车底盘，我们还需跨越一系列技术与工程上的巨大鸿沟。

01 为何盯上汽车？
“里程焦虑”、“充电焦虑”、“假日排队充电” 这些困扰电动车主的词汇，在可控核聚变汽车面前将失去意义。

与传统燃油车和电动车相比，核聚变能源的潜在优势堪称颠覆性。

核聚变的能量密度令人惊叹：100克氘氚燃料通过聚变反应释放的能量高达63万亿焦耳，相当于180万升汽油。

一辆普通家用车加一次核聚变燃料，就能行驶约2300万公里，相当于绕地球575圈，或在地球和火星之间往返两次。

更重要的是，核聚变原料极其丰富且环保。核聚变主要使用氢的同位素氘和氚，氘在海水中储量巨大。

每升海水含30毫克氘，提取出来就够一辆车跑4万公里。全球海水中的氘储量，保守估计可用几百万年。

而且反应产物是惰性气体氦，既没有碳排放，也没有长寿命核废料，这使核聚变成为理想的绿色能源解决方案。

02 现实技术鸿沟
尽管前景诱人，但核聚变汽车从理论到现实还面临着看似难以逾越的技术鸿沟。

目前的核聚变装置犹如巨无霸。国际热核聚变实验堆（ITER）重达2.3万吨，占地面积相当于10个足球场。

仅超导磁体就需要2万吨金属支撑。这样的规模，与汽车所需的紧凑空间形成鲜明对比。

装置微型化是车载应用的刚需。从尺寸和应用场景来看，两者之间的差距，就好比要将一座核电站缩小成一个充电宝。

这其中涉及到的技术难题和工程挑战，超乎想象。

能量转换效率是另一大挑战。核聚变释放的能量中，约80%以中子动能形式存在。

这些能量需要转化为汽车所需的机械能，但目前“直接能量转换技术”效率不足30%。

材料科学面临极限考验。在核聚变反应中，材料需要长时间稳定承受和阻隔极高温度。

还要满足轻量化的要求，这对材料科学提出了巨大挑战。

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。

虽然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，还需进一步优化。

03 前沿研究突破
尽管挑战艰巨，全球科研团队并未放慢脚步，他们从多个维度积极寻找破局之路。

中国的“东方超环”（EAST）是世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置。

2025年1月20日，EAST成功实现了超过亿度1066秒稳态长脉冲高约束模运行，再次创造了托卡马克装置高约束模运行新的世界纪录。

这一突破验证了核聚变持续发电的可行性。

磁体技术正取得重大进展。2025年3月，中国公司能量奇点研发出“经天磁体”，一下子把磁场强度做到21.7特斯拉。

这比美国麻省理工学院的同类磁体还强。更强的磁场意味着未来的聚变装置可以做得更紧凑。

新材料研发带来希望。近年来，石墨烯基复合材料、纳-米晶合金等新型材料的出现，为解决核聚变材料难题带来了希望。

中国研发的碳化硅纤维，重量仅为钢的1/5，却能承受摄氏1.2亿℃的持续高温，阻隔辐照，为车载聚变“充电宝”外壳提供了可能的材料。

04 可行发展路径
核聚变汽车不会一蹴而就，而是需要经历一个渐进的发展过程。

核聚变技术将首先应用于发电领域。中国科学家计划2045年建成核聚变示范电站，2050年前实现商用发电。

上海、合肥等地已经在布局产业链，从研发到制造一步步推进。

初期应用可能集中在大型交通工具上。由于设备小型化挑战巨大，核聚变可能首先应用于轮船、火星基地等对空间和重量限制较小的场所。

随着技术成熟，逐步向小型化方向发展。

车载核聚变面临与现有技术的竞争。与现有或即将按时间表逐渐落地的全固态电池、氢燃料电池不同的是，核聚变技术至今还很难准确预料何时走向汽车等商业化场景。

在现有技术已经能够满足大部分消费者需求的情况下，核聚变汽车要想在市场竞争中占据一席之地，就必须在性能、成本等方面取得一系列相关的突破。

有专家认为，现在谈可控核聚变和2000年初布局电动汽车技术类似。

一旦走通了这条路，以可控核聚变带来的能源、材料和动力革命，该产业的潜在收益将远不止于电动汽车。

05 未来能源愿景
如果核聚变汽车成为现实，我们的生活方式和能源基础设施将发生翻天覆地的变化。

能源成本将大幅下降。随着核聚变发电的实现，未来电价可能低至1美分/度（约人民币7分/度）。

想象一下，未来的电费账单可能只是如今的零头。

汽车将彻底变身“移动电站”。轮毂电机四轮独立驱动，车身贴满光伏膜辅助供电，停车时还能反向给城市电网输电。

石油巨头将转型为核燃料精炼商，充电桩企业变身能源路由器供应商。

能源危机或将成为历史。核聚变提供的零碳基荷电力，结合海水淡化技术，既能减少温室气体排放，又能缓解全球性缺水问题。

无论是石油危机，还是电力短缺问题，核聚变都能彻底解决，全球能源体系将被彻底重塑。

目前，中国的EAST装置已实现在1亿度高温下稳定运行1066秒的世界纪录。而ITER计划到2035年实现持续放电500秒的目标。

这些数字看似与汽车应用相距甚远，但正如锂电池从实验室到电动车商用大致经历了30年一样，对于可控核聚变这一“无限能源”的追求，或许也要经历这样一个过程。

当未来的孩子看到加油站遗址时，可能会像我们今天看到马车驿站一样感到新奇。

能源变革的轨迹从来如此——从奢侈到普通，从遥不可及到无处不在。

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