目前的汽油,燃烧1克能释放4.6万焦耳能量,核电站的1克铀裂变能释放8.2亿焦耳,未来1克氢元素核聚变能释放8.9亿焦耳。
按照目前核聚变反应堆50克氘和50克氚的混合配比来计算,100克核聚变元素能释放170亿焦耳能量,相当于3700桶汽油,重量却只有汽油的百万分之一,能量密度和之前的所有燃料比起来都是碾压级别的存在。
如果一辆车的油耗是百公里8个油,汽油能量密度约34.2兆焦耳/升,8升汽油约6.4千克能提供约2.74×10⁸焦耳,跑100公里。
100克核燃料能量是1.7×10¹³焦耳÷ 单次百公里耗能2.74×10⁸焦耳≈ 62,000次,所以总里程 ≈ 62,000 × 100公里 = 620万公里,这就是这辆核聚变汽车的续航。
地球周长约4万公里,这辆车能绕地球155圈,地球到月球平均38.4万公里,单程能跑16次,来回8次绰绰有余,而这还只是100克核聚变燃料,如果按加油的标准把油箱加满核聚变燃料的话,跑到1.5亿公里外的太阳都是绰绰有余的。
当然了,这只是理想计算,可控核聚变一旦实现,100克燃料的能量释放固然惊人,但真正想要装到车上还是很困难的,因为核聚变会产生上亿度的高温等离子体,难以在短时间内转化成电能或机械能驱动汽车,并且核聚变毕竟不是反物质,做不到百分百的能量利用率。
不过就算效率只有计算的10%,620万公里缩到62万公里,也仍能绕地球15圈,更大的问题其实是设备小型化,目前的托卡马克装置重达2.3万吨,未来就算能够小型化,大概率也会有几十吨上百吨,真正能装车的只有钢铁侠胸口的微型反应堆,但那个是冷核聚变,属于科幻技术。
真正有望用上可控核聚变反应堆做能源的,至少也是未来的空天母舰,甚至是宇宙飞船和太空城,或者月球和火星上的人类基地,毕竟月球上的数百万吨氦3,就是最理想的核聚变燃料,至于100克核聚变燃料开车这种事,放到未来只能算是玩具。
理想情况下,如果无线输电技术的损耗能降低一点,或者说核聚变发电的成本已经达到了无视损耗的程度,那么未来的各种交通工具估计全都是电驱动了,而且永远不会没电,因为无线供电就会跟空气一样普及,所有需要用电的设备都是无限续航。
从提出可控核聚变开始到现在已经过了半个多世纪,按照目前的进度来看,最多再有30年左右,托卡马克装置就能从实验室走进发电厂,变成能真正并网发电的超级装置,人类文明的能源危机也将不复存在,因为核聚变需要用到的氢元素和同位素,在海水中就能源源不断提取,足够人类文明利用数百万年。