国泰君安研报表示:“铍有望成为未来商业聚变堆的价值量之王,占比30%-40%。”
在该研究报告中,国泰君安将重点放在了铍的作用上,认为铍在未来的聚变堆中将成为一种不可或缺的元素,而它所占据的价值比例也将因此大幅提升。
从这份研究报告中,我们可以看出铍的重要性,同时也引发了我们对这一领域的深入思考。
铍的优秀性能。自从20世纪40年代英国科学家首次提出使用氘氚反应进行聚变研究,经过漫长的发展时间,这项技术在上世纪90年代达到了最先进的水平,而如今也已经进入了商业化应用阶段。
我国在这方面也紧随其后,看到其他国家已经拿出了非常具体的大型示范堆,因此我们国家也赶紧建立了自己的一套体系。
早在2000年之前,我国就开始设计蒲聚变研究实验堆,经过多年的努力,终于在2017年成功建成,这一进展举世瞩目。
不久前,我国聚变研究中心发布了一个激动人心的消息:他们的聚变实验堆已经在运行中成功地实现了“等离子体约束”状态,比其他国家最好的实验效率还要高了15%。
这标志着我国磁约束聚变实验研究正朝着更加先进的方向迈进!
根据预测,聚变堆到2040年有望投入实际商业化运营,这意味着我国在未来不仅握有先进技术,还能在全球能源市场中占据一席之地。
到那时,我国将大大减少对传统化石燃料的依赖,同时也在应对气候变化方面做出了重要贡献。
然而,要使聚变堆真正发挥作用,还需要攻克一系列技术难关,这其中就包括铍的应用。
说到这个问题,我们首先要了解一下铍有什么这样大的本事,又是如何应用于聚变堆中的呢?
首先,聚变堆是一种复杂的结构,它几乎是一个巨大的设备,需要同时储存高温和高压。
同时,为了防止放射性污染等事故发生,聚变堆还必须能够承受极强的辐射。
显然,这些要求对构成它们的材料提出了非常高的物理性能要求。
接下来我们就来看看这些物理性能具体有哪些要求。
首先是密度。
为了保证材料本身能够承受极限条件,同时又不能增加内部繁忙压强,密度必须达到一定水平。
其次是熔点。
众所周知,核反应过程中会释放出大量的热能,如果材料熔点过低,就会导致其很快熔化,从而导致堆内部发生不可逆转的灾难性后果。
然后是热膨胀系数。
这是指材料随着温度升高体积所增加的系数。
如果这个系数过大,那么随着反应过程中的温度升高,材料的体积也会增大,从而导致内部元件之间的结合出现问题。
最后是保温性质。
由于核反应过程中的热量极为充沛,保温性质好的材料能够有效防止热量散失,提高反应效率。
这四个要求是不是听起来很难实现?
其实全世界找来找去只有铍一个金属能够符合这么多条件,因此,在聚变堆面临严峻挑战的时候,仅有铍可以拯救它!
铍还有一个优点是体积比较小,它的原子量在金属中是比较轻的,因此用铍造出来的零部件既能满足物质性要求,同时又不会过重影响聚变堆内核反应效果。
铍还有一个特殊的性质就是当氘氚聚变反应进行到生化产物的时候,会产生强烈的中子辐射,这样一来,就会对堆内部进行中子反应的氘氚起到催化剂作用。
但是并不是任何金属都可以阻挡这些中子射线的,大部分金属会因为被射线强大的能量摧毁,从而发生裂变,释放出更多的中子能量甚至热量,这样就会形成一个恶性循环,让反应每天都越来越热,引发核灾难。
但是铍金属不仅不会自己发生裂变,它还可以吸收一部分中子辐射,从而降低整体温度,起到调节核聚变堆内部能源平衡的作用。
全球铍矿资源排行榜。可以看出,铍对于未来聚变堆具有不可替代的重要地位,并且会随着时间不断推移而潜力逐渐爆发,我们不妨看看国泰君安预测聚变堆整体市场规模算上其他组成元素,再算算铍在其中能占比多少。
据国泰君安分析,一个聚变堆整体市场价值量应该是3000亿人民币,其中如果将氘氚反应囊也算上,那么整体价值量将达到1万亿人民币。
而根据众多科学家的研究,各种排除因素之后最终得出结论发现,任何现代金属目前都无法完美替代铍,在大范围内进行更换的话造成的直接后果就是核聚变堆效率要下降70%甚至更多。
如此一来,按小电站型做算总账的话,只用考虑排除和替代造成消耗,也就是说仅仅以这种程度发展到最大规模的话,每一个项目整体可估测值达到10万亿人民币。
此外,我们还要考虑以下因素:
首先,汇核审批问题在一定程度上会限制推进进程,因此将会提高投资硬资产回报率;
其次,各个国家之间技术竞争的问题可能会导致国家对于自己专利保护更加看重;
最后,如果更多国家加入制造进程,那么全球各地将会出现许多聚变电站建设计划,这样它们之间互相竞争又兼具合作关系。
可以想象一下,在这种情况下,由于需求骤增,很可能就会刺激铍总体需求攀升,这种条件下,对于全世界大范围寻找新的铍矿床来说可就真的是当务之急了。
按照美国地质调查局的数据来看,现在全世界主要还有三个国家拥有完整的铍产业链,美国就是其中之一。
美国现在是全世界第一大铍矿储量国,同时也是全世界第一大铍矿生产国,其他国家基本上还没有完备铍产业链呢,就先要购买美国出口的铍矿石来进行生产加工再利用。
只有美国、中国、哈萨克斯坦这三个国家的产业链相对完备,其余国家基本没有相关产业技术和原料提取能力。
与此同时,各国对于铍矿开采计划都是十分积极足协调,因此不会轻易打扰他国开采情况,但如果发展到必要时刻,为了自己国家发展需要,也可能会武力干涉他国开采现象。
如此一来,不同国家之间就会陷入战争或者关系紧张等情况,而这些影响又将反馈至自己国家经济,形成不可预估后果,可见无论是个人还是国家层面,都要慎重考虑自身发展战略哦!
我国对铍高度重视接下来我们说说我国,因为我国正处于蒸蒸日上的发展时期,所以深度关注这一领域动态,以免错过机遇被他国赶超。
我国有着丰富铍矿储备,但是由于现阶段开发经济限制等原因,很少开采使用,而这里面的利益学问就让我们这个阶段解读必要了。
首先,虽然我国有着大量丰富储备,但是拿出来用是不划算甚至严重亏本的,因为我国保护生态环境意识增强,为此建立了一整套法律法规进行保护开采管控。
如果我们随意开采,那么生态环境污染带来的危害不仅仅影响我们当前经济效益,而且还对生态环境质量造成长期性和不可逆转性破坏,使得日后再生出矿石资源几乎不可能。
因此这么丰富储备于我国是一种资源优势,但如果开采使用,就很难不出现战略资源损耗问题。
这时候就要考虑别的方法来用好它们了,例如材料应用再生和材料替代应用等,由于是材料类问题,那么我们就借用物理层面来分析进而得出合理战略方案。
可以这么说,由于铍本身稀缺又性能卓越,因此可以想象市场价格一定很高,这就很容易引起产业窃取和行业违规等乱象情况出现,因此我国提前制定法律法规防范这种情况发生就是未雨绸缪有效防御行为之一。
其次,更重要的是由于科技发展现阶段还不够完善,我们不知道今后是否会有更替代性能更优越或同样优秀又更实用材料产生。
在综合上述分析后,我们可以看出我国对于该产业重视程度极高,这是为了避免未来被“卡脖子”问题产生威胁,因此应该给予足够重视和前沿关注!