新能源重大進(jìn)展，突如其來(lái)：

人類首次在聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)了凈能量增益。

意思是說(shuō)，可控核聚變裝置中，輸出的能量首次大于輸入的能量。“人造太陽(yáng)”朝商業(yè)化邁出第一步。

有多重要？

馬斯克一生追求廉價(jià)、清潔能源，幾乎窮盡一切手段：太陽(yáng)能屋頂、鋰電儲(chǔ)能站、純電動(dòng)汽車、可回收火箭……

他的一切所作所為，永遠(yuǎn)圍繞一個(gè)主題：提升人類文明利用能源的規(guī)模和效率。

而學(xué)界、產(chǎn)業(yè)界的普遍共識(shí)認(rèn)為，能源問(wèn)題的終極答案就是可控核聚變。

一旦實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，全人類會(huì)擁有廉價(jià)的、取之不盡的能源。

人造太陽(yáng)重大進(jìn)展

研究成果來(lái)自美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）。

直接上結(jié)果：

12月5日，LLNL一次新實(shí)驗(yàn)，輸入的能量為2.05兆焦耳（MJ），在核聚變反應(yīng)后的輸出能量約為3.15兆焦耳。

能量增益高達(dá)約150%。

反應(yīng)堆輸出的3.15兆焦耳能量，大概夠燒開(kāi)20壺水。

看起來(lái)不多，但重要意義是維持可控核聚變反應(yīng)的能量，第一次小于核聚變輸出的能量。

正循環(huán)的基本條件具備了，今后繼續(xù)降低可控核聚變的成本、提高效率的基礎(chǔ)也有了。

從人類認(rèn)識(shí)核聚變，到今天這一步一共走了90年（1932年人類發(fā)現(xiàn)核聚變程序）。

為什么這么難？

核聚變，即輕原子核（例如氘和氚）結(jié)合成較重原子核（例如氦）時(shí)放出巨大能量的反應(yīng)。

以氘氚聚變?yōu)槔?，一個(gè)自由質(zhì)子的相對(duì)原子質(zhì)量為1.007；一個(gè)自由中子的相對(duì)原子質(zhì)量為1.0084；由“兩個(gè)質(zhì)子+兩個(gè)中子”結(jié)合而成的氦負(fù)四原子，相對(duì)質(zhì)量為4.0026。

而4.0026<2*（1.007+1.0084）=4.0308，等式中缺失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為了能量，滿足的是質(zhì)能守恒定律。

1公斤氘氚聚變相當(dāng)于80544.9噸TNT當(dāng)量，這個(gè)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人類有史以來(lái)利用過(guò)的任何能源。

但難點(diǎn)是，核聚變發(fā)生條件苛刻，需要極高壓和高溫，而一旦開(kāi)始，又會(huì)瞬間釋放能量，難以控制。

所以人類對(duì)核聚變的首先應(yīng)用，是氫彈。

人造太陽(yáng)要解決的難題，是采取合適的手段，使得核聚變過(guò)程受控。

具有一定可行性的可控核聚變裝置之一叫托卡馬克。中央是一個(gè)環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈。在通電的時(shí)候托卡馬克的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場(chǎng)，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達(dá)到核聚變的目的。

而反應(yīng)開(kāi)始后，托卡馬克則利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變。

問(wèn)題是——要維持托卡馬克內(nèi)的反應(yīng)，需要不斷輸入能量，遠(yuǎn)大于裝置內(nèi)核聚變產(chǎn)生的能量。

而另一條技術(shù)路線，就是這次取得重大進(jìn)展的激光核聚變。

人造太陽(yáng)“正循環(huán)”，怎么實(shí)現(xiàn)的？

所謂激光核聚變，是用高功率激光作為驅(qū)動(dòng)器，照射核燃料標(biāo)靶的慣性約束核聚變。

基于激光的反應(yīng)堆，可以讓核聚變?cè)诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)發(fā)生，而且現(xiàn)在已經(jīng)一定程度上跨過(guò)了凈能量增益的門(mén)檻。

所謂“慣性”，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在極短時(shí)間內(nèi)對(duì)聚變反應(yīng)中形成的等離子體增溫增壓，利用內(nèi)部原子核自身的慣性，讓它們?cè)谙蛩闹芘蛎浺萆⒅熬涂朔舜酥g靜電斥力，完成融合。

具體過(guò)程是：使用激光照射核燃料標(biāo)靶，在光束加熱作用下，顆粒等目標(biāo)容器會(huì)向外爆炸。

在爆炸過(guò)程中，除了容器表層，其余部分會(huì)產(chǎn)生反作用力，使其向內(nèi)加速并壓縮里面的燃料。

另外，這個(gè)過(guò)程還會(huì)產(chǎn)生大量沖擊波，壓縮并加熱中心的燃料，從而促使核聚變發(fā)生。

但如果想要將聚變反應(yīng)堆應(yīng)用于商業(yè)發(fā)電，就需要讓激光器每秒加熱目標(biāo)至少10次。這并非根本不可能，但從工程角度來(lái)看，是非常困難的。

LLNL實(shí)現(xiàn)突破的方法，是利用美國(guó)的國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施（National Ignition Facility，NIF）——世界最強(qiáng)大的激光點(diǎn)火裝置，用多達(dá)192道的激光束，照射處于輻射平衡態(tài)的空腔（hohlraum），也就是包裹著氘和氚，針頭大小的球狀顆粒。

通過(guò)激光作用，氘和氚的混合物形成了超熱氫等離子體。

另外，在反應(yīng)過(guò)程中，產(chǎn)生的X射線炸開(kāi)了原來(lái)的粒子，燃料層內(nèi)爆，為核聚變的發(fā)生創(chuàng)造了條件。

最終在NIF的加持下，這次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了足夠多的熱量，并且這些熱量在燃料中傳播足夠快，使得輸出的能量超過(guò)了輸入。

△NIF，已耗資35億美元

這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其實(shí)也是一種“大力出奇跡”。

距離商用還有多遠(yuǎn)？

知乎用戶@樹(shù)樹(shù)給出了這樣的估算：

100萬(wàn)美元成本，燒了20壺水（還不算35億美元的設(shè)施成本），成本依然高得可怕。

但前景是樂(lè)觀的。

馬斯克怎么看

馬斯克早就有看法：

挺酷、行得通，但沒(méi)必要。

因?yàn)槲覀兊念^頂一直就有一個(gè)取之不盡用之不竭的核聚變反應(yīng)堆——太陽(yáng)。

所以馬院士認(rèn)為，最好的能源問(wèn)題終極方案，是利用太陽(yáng)能（風(fēng)能本質(zhì)也是太陽(yáng)能的一種），而不是不計(jì)成本去搞人造太陽(yáng)。

所以，馬斯克投資了太陽(yáng)能、鋰電、新能源汽車、航天、城市交通、腦機(jī)接口…..唯獨(dú)沒(méi)投資核聚變。

最后，回歸到我們關(guān)注的新能源汽車。

無(wú)論馬斯克看不看好，可控核聚變商業(yè)化落地，意義依然是巨大的。

要明確一下，可控核聚變商業(yè)化不太可能是安裝在車輛本身的小型反應(yīng)堆裝置，技術(shù)上難度巨大，也不符合汽車本身消費(fèi)品的屬性。

真正的意義在于，可控核聚變使電能取之不盡用之不竭，成本極低，而且完全0碳0排放。用車成本幾乎可以忽略不計(jì)。

人類要做的，只剩下建設(shè)合理的儲(chǔ)能運(yùn)能體系——比如馬斯克正在搞的鋰電池儲(chǔ)能站。