人类生存和发展最重要的物质基础是能源,而聚变能则是科学家心目中追求的未来能源的理想目标。这是因为聚变产物与裂变产物相比,具有少得多的放射性,尤其是基本没有长寿命的放射性核素,因此有安全、清洁能源的美称。然而,经过半个多世纪的研究,人们发现,聚变能要成为有竞争力的能源还有很长的路要走。

  作为未来能源,衡量其竞争力的主要标志有:安全性、经济性、持久性和环境友好性。聚变能与裂变能相比,在安全性和环境友好性上存在优势,但在经济性和持久性上则有很大差距。

  首先看经济性。目前,聚变能源研究的主要技术路线有3条:磁约束聚变(Tokamak方式)、激光驱动惯性约束聚变和Z箍缩驱动惯性约束聚变。就磁约束聚变而言,一是建造规模大、技术复杂、成本高(100万千瓦电站成本估计超过100亿美元,一般热中子电站不到20亿美元,快中子电站可能加倍);二是运行控制难度高,能量生产效率低(运行需消耗自身发电量的50%以上,因此大大增加运行成本);三是材料抗辐照问题。磁约束聚变要求面向等离子体材料和结构材料经过多年(10年左右)聚变高能中子辐照后,仍有足够的强度。因为等离子体破裂现象难以避免,而等离子体大破裂会产生极大的带有破坏性的电磁力。但现有材料的抗聚变高能中子辐照能力尚不足商用堆标准的三分之一,如何让材料达标成为技术上的大难题。此外,材料的抗辐照能力还直接关系到堆运行的经济性(更换等离子体外的包层既困难又费时)。就激光驱动和Z箍缩驱动惯性约束纯聚变而言,实现聚变,都需要在约10纳秒左右的时间内,向聚变靶丸输送约10MJ级的能量,因而驱动器建造成本很高。激光驱动由于需要实现秒级重复频率运行,故要选用二极管泵浦固体激光器,预计100万千瓦纯聚变电站仅激光器的造价就在100亿美元以上;而Z箍缩驱动纯聚变电站,由于驱动器运行只能10秒左右一次,故需10个爆室,10台驱动器联合运行,其造价也可能超过
100亿美元。由此可见,纯聚变商用堆,无论采取哪种技术路线,在经济上都没有竞争力。