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都說可控核聚變是一種非常強大能量來源，但具體有多強大，估計很多人都沒有什么概念，為了說明這一點，我們不妨來討論一下，如果汽車用上了可控核聚變，那么一公斤的核燃料能讓汽車跑多遠。
簡而言之，核聚變其實就是輕元素聚合成重元素的過程，從目前的情況來看，科學家們主要致力于利用氘和氚來作為核燃料來實現可控核聚變，這是因為氘和氚發生核聚變相對來講是最容易實現的。 氘和氚都是氫的同位素，其中氘原子核內含有一個中子和一個質子，氚原子核內則比氘多一個中子，氘氚核聚變的反應過程可以簡單地描述為，一個氘原子核與一個氚原子核發生核聚變反應后，會生成一個氦-4原子核，同時釋放出一個中子，并產生大量的能量。
核聚變產生的能量來自反應后出現的質量虧損，已知氘原子核、氚原子核、氦-4原子核和中子的質量分別為2.01410178u、3.016049u、4.002602u和1.008664u，簡單計算可知，氘和氚發生核聚變反應之后，會出現大約千分之3.75的質量虧損（注：“u”是指原子質量單位，1u約等于1.67乘以10的負27次方千克）。 這就意味著，假如我們有一公斤由氘和氚混合而成的核燃料，并且這些核燃料能夠全部完成核聚變，那么在反應結束之后，就有大約3.75克的質量轉化成了能量，根據愛因斯坦提出的質能方程“能量等于質量乘以光速的平方”可以計算出，這個能量約為3.37乘以10的14次方焦耳。
好的，現在我們再來估算一下汽車跑一公里大概需要多少能量。 一般來講，我們平常駕駛的汽車的百公里油耗大約為5至8升，這里我們不妨取“百公里油耗8升”這個值，已知汽油的熱值約為4.4乘以10的7次方焦耳/公斤，汽油的平均密度約為0.72公斤/升，據此可以計算出，我們平常駕駛的汽車每公里消耗的能量約為253.44萬焦耳。 需要知道的是，當我們駕駛汽車時，燃料釋放出的能量，其實只有15%至25%真正用在了給汽車的前進提供動力，其他的大部分能量都是被“浪費”了的，這里我們不妨取值為20%，據此計算的話，對于我們平常駕駛的汽車來講，真正用于前進的能量大約就是50.69萬焦耳。
前面我們已經計算出了，一公斤由氘和氚混合而成的核燃料在完全聚變之后，釋放出的能量約為3.37乘以10的14次方焦耳，簡單計算后我們就可以知道，如果汽車用上了可控核聚變，那在能量利用率為100%的情況下，一公斤這樣的核燃料就能讓我們平常駕駛的汽車跑大約6.65億公里。 退一步講，即使是按汽車現有的能量利率來計算，也可以跑1.33億公里。這是什么概念呢？這樣說吧，地球赤道的周長約為4萬公里，按此計算出的話，1.33億公里的距離，大概相當于圍繞著地球赤道跑3324圈。
又或者說，假如我們以每小時100公里的速度駕駛汽車持續前進，那么我們大概需要152年的時間才能跑完1.33億公里的距離。 當然了，從目前的情況來看，想要將可控核聚變的反應裝置小型化到汽車都可以用上，還只是科幻范圍，不過我們也可以通過這個例子清楚地看到可控核聚變到底有多香。 正是因為如此，科學家們也一直在致力于可控核聚變的研究與應用，期待在不久的未來，我們就可以真正地用上這種強大的能量來源。 |
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