如果明天聚變發(fā)電真的搞成了，氚夠用嗎？據(jù)說(shuō)地球上天然的氚加起來(lái)僅3.5公斤。聽(tīng)起來(lái)像是剛點(diǎn)著火，人類就要為“燃料斷供”發(fā)愁了。

可真相是：氚不是問(wèn)題，真正的問(wèn)題，是我們能不能掌控它。

氚為什么這么少？因?yàn)樗案净畈痪谩?/h5>

地球上的氚確實(shí)少，少到可以忽略不計(jì)。根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，全球天然氚的總量約3.5公斤（大氣層約1.5公斤 + 海洋約2公斤），主要以痕量氣體混在大氣層和海洋中。

這不是算錯(cuò)了，而是因?yàn)殡氨旧砭筒皇恰伴L(zhǎng)期住民”。

氚是一種放射性同位素，半衰期只有12.4年，也就是說(shuō)，100克氚放著不動(dòng)，幾十年后幾乎就“蒸發(fā)”完了。

它在自然界的唯一生成途徑，是高空宇宙射線轟擊氮原子產(chǎn)生的副產(chǎn)物。這種反應(yīng)效率極低，每年全球大氣中只新增幾十克氚，還會(huì)不斷衰變。

所以你看到的“全地球只有幾公斤氚”的說(shuō)法，沒(méi)錯(cuò)。問(wèn)題是：我們從一開(kāi)始就沒(méi)打算靠這些氚做燃料。

人造氚：我們?cè)缇驮谧隽耍易隽藥资?/h5>

實(shí)際上，今天全世界工業(yè)、科研、軍工、能源領(lǐng)域使用的氚，幾乎100%都是人工制造的。

早在1950年代，美國(guó)為了研發(fā)氫彈，在薩凡納河核設(shè)施就專門(mén)建了一條完整的氚生產(chǎn)線。

運(yùn)作方式是利用重水冷卻反應(yīng)堆中產(chǎn)生的大量中子，去轟擊含鋰的靶材，生成氚，并儲(chǔ)存在高壓鋼瓶中。冷戰(zhàn)期間，美國(guó)年產(chǎn)氚曾高達(dá)1.5公斤以上，并長(zhǎng)期用于核武器設(shè)計(jì)。

即使在今天，法國(guó)CEA、加拿大NRU、日本JAEA等機(jī)構(gòu)也在維持少量氚的生產(chǎn)（全球年產(chǎn)量?jī)H數(shù)百克），用于醫(yī)療示蹤、材料測(cè)試、高能物理實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。

自然界不供貨，人類就自己造，而且造得還挺穩(wěn)。所以說(shuō)，根本不用擔(dān)心“地球上的氚不夠用”，我們?cè)祀斑@件事，早就駕輕就熟了。

可控聚變靠氚，但真正的“燃料”其實(shí)藏在鋰礦里

目前所有主流的可控核聚變路線，幾乎都圍繞一種反應(yīng)展開(kāi)：氘-氚聚變（D-T反應(yīng)）。這是因?yàn)樗狞c(diǎn)火溫度相對(duì)較低——約1億攝氏度，比氘-氘、氘-氦3等路線門(mén)檻低得多。

這個(gè)反應(yīng)釋放的能量非?？捎^：每克D-T燃料釋放的能量，相當(dāng)于8噸石油燃燒產(chǎn)生的能量。也就是說(shuō)，哪怕只有幾克燃料，也能支撐一座城市級(jí)別的能耗。

但氚不是自然礦物，而是“中子+鋰”的產(chǎn)物。具體來(lái)說(shuō)，是中子打在鋰6同位素上，引發(fā)如下反應(yīng)：Li-6 + n → He-4 + T + 4.8 MeV

這個(gè)過(guò)程中，鋰6原子吸收一個(gè)中子，裂變生成氦4和氚（T），同時(shí)釋放能量。這個(gè)反應(yīng)不需要高溫，反應(yīng)截面也較大，非常適合在聚變堆內(nèi)部“邊發(fā)電邊產(chǎn)氚”。

那么，鋰夠不夠呢？

根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù)，2024年全球鋰資源儲(chǔ)量約為9800萬(wàn)噸（可開(kāi)采儲(chǔ)量2600萬(wàn)噸），鋰6天然占比7.42%。即便只使用其中的一小部分，也足以支撐人類運(yùn)行數(shù)千座核聚變電站運(yùn)行上百年。

而且，鋰不像鈾那樣集中在少數(shù)地區(qū)。全球主要儲(chǔ)鋰國(guó)包括澳大利亞、阿根廷、中國(guó)、玻利維亞和智利，分布廣泛、開(kāi)采可持續(xù)，是一種戰(zhàn)略但不稀缺的資源。

所以，未來(lái)的聚變堆真正的“燃料供應(yīng)鏈”，不是去找氚，而是建立起鋰→氚的內(nèi)部閉環(huán)循環(huán)系統(tǒng)。燃料不用“外采”，而是“自給自足”。

ITER要用幾十公斤氚，它是吃氚的黑洞嗎？

很多人看到國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）啟動(dòng)階段需要20公斤左右的氚，第一反應(yīng)是：這不是把地球的氚全榨干了嗎？

其實(shí)恰恰相反，ITER不是氚消耗器，而是氚制造器的驗(yàn)證平臺(tái)。

ITER的真正目標(biāo)，是測(cè)試一種叫做“氚自持循環(huán)”的機(jī)制。它會(huì)在反應(yīng)堆內(nèi)布置液態(tài)鋰包層，讓高速中子撞擊鋰原子，實(shí)時(shí)生成氚。整個(gè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)“氚增殖比> 1”，即每消耗一個(gè)氚，至少再產(chǎn)出一個(gè)。

等到下一代商業(yè)堆（如DEMO、CFETR）上線后，氚將不會(huì)依賴外部供給，而是“邊發(fā)電，邊造燃料”。這就像一個(gè)自循環(huán)農(nóng)場(chǎng)，自己種糧自己吃，不再依賴進(jìn)口。

當(dāng)然，ITER初期仍需要一批“啟動(dòng)氚”作為點(diǎn)火劑，這部分要從現(xiàn)有核設(shè)施或軍用庫(kù)存中調(diào)撥。但一旦驗(yàn)證成功，未來(lái)聚變堆將徹底擺脫“氚斷供”的風(fēng)險(xiǎn)。

換句話說(shuō)，ITER不是氚吃光的開(kāi)始，而是氚自產(chǎn)自足的起點(diǎn)。

那有沒(méi)有更好的路線？氘-氘、氘-氦3靠譜嗎？

有，但目前還不現(xiàn)實(shí)。

氘-氘聚變的好處是：氘在海水中廣泛存在，每5000個(gè)氫原子中就有一個(gè)是氘。全球海水中蘊(yùn)含的氘資源，可以為人類提供上百萬(wàn)年的能源。

但問(wèn)題是，氘-氘反應(yīng)的點(diǎn)火溫度高得多——大約4億攝氏度，是氘-氚路線的4倍。而且反應(yīng)截面小，能量釋放慢，技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前能力邊界。

至于氘-氦3路線，理論上更完美——幾乎沒(méi)有中子污染，反應(yīng)清潔，適合空間站或月球基地使用。但現(xiàn)實(shí)卻有點(diǎn)尷尬：氦3在地球總量?jī)H約700公斤（源自地幔滲出與氚衰變），且因濃度過(guò)低無(wú)法開(kāi)采利用。

雖月球月壤（儲(chǔ)量約100萬(wàn)–500萬(wàn)噸）和木星大氣富含氦3，但提取難度極大。嫦娥五號(hào)已證實(shí)月壤氦3豐度僅約0.01克/噸，不過(guò)提取1公斤需處理10萬(wàn)噸月壤，這樣算下來(lái)成本估計(jì)就得超千億美元。

而木星開(kāi)采則因距離更遠(yuǎn)，現(xiàn)階段純屬理論設(shè)想。目前只能靠裂變副產(chǎn)物或等待未來(lái)月球采礦技術(shù)突破了。

所以，氘-氚路線雖然不完美，但是目前唯一可落地的現(xiàn)實(shí)路徑。技術(shù)成熟度高、反應(yīng)效率好、已有產(chǎn)氚機(jī)制。這是一扇真正能打開(kāi)的門(mén)，其他路線，至多只是藍(lán)圖。

寫(xiě)在最后

所以，別再被“地球只有幾公斤氚”這個(gè)數(shù)字嚇到了。氚本來(lái)就是人造的，我們?cè)缇蛽碛兄圃焖哪芰ΑＮ磥?lái)聚變堆也會(huì)自己產(chǎn)氚，形成完整閉環(huán)。只要技術(shù)能穩(wěn)定落地，氚就永遠(yuǎn)不會(huì)成為瓶頸。

真正稀缺的，不是氚，而是我們對(duì)聚變技術(shù)的掌控力和推進(jìn)速度。