可控核聚变的二种路径
#2022.12.14
参考阅读《世界五大尖端核聚变项目》 zhuanlan.zhihu.com/p/147173640
一） 前言
这是一篇口水文，完全没有任何营养。
要不是为了带文末的海报广告，俺根本就懒得写。水平和chatGPT差不多，废话级科普文。
大家知道，俺的Major是物理。
聊聊本行，轻车熟路，信手拈来。
首先我们谈谈“核聚变 ” ，核聚变的意义，想来不必强调。
因为“电费”就是钱。
你能搞来源源不断的电力，就是源源不断的钱。
任何一种 “廉价，清洁” 的能源，都象割了阿拉伯土豪的老命。
如果你能率先研发出“核聚变 ”, 你也可以象阿拉伯王子一样富。
光靠卖电费，躺着办世界杯。
二） 核聚变
核聚变的原理，非常简单。
把几个氢原子，捏在一起，就聚变了。
唯一的难点，这个“捏合”，需要非常小的尺度。
大概是原子核的尺度。
而另外一方面，原子之间，本身是有“斥力”的。
靠了太近会谈开。
一个比较简单的方案，让原子具有“动能”。
当原子高速运动时，如狂奔的野牛，就算有斥力，只要你速度足够快。还是可以撞击在一起。
这个“足够快”的速度，理论测算，大概是摄氏100000000度。
把一堆狂暴的原子，压缩到极小的区域，即可聚变
如图，由A点发出一束激光，经过中央的反射镜反射，然后转到B点。
再依次转到C点，D点。
这样，一束激光，就一分为四。成为4束“同源激光 ” 。
（实际是6束，还有上下 ）
为什么要“同源激光”呢，因为它要精确。
普通的二束光，还是有差异，还是有杂质。
只有“同源”，这才是同一束光。
然后，你在仪器核心，放一小团氢（氚）。
这一小团的H 3 ，量非常非常小，最小可能就数百个原子。
这一小团氢，被“上下左右前后”，六个方向的激光，牢牢锁住，施加压力。
此时，“同源激光 ” 就显得非常之重要。
这些光谱，必须100%的相同。否则，这么大压强之下，只要有 一个角不均衡 ，氢立刻逃逸而出。
精密物理，向来是欧洲的强项。
他们走的技术路线，充分享用几百年工业化的经验长处。
当6个方向，压力完全一样。
然后激光不断加强，加大力量。将氢原子活动范围不断压迫。
最后，越压越紧，越压越紧。
实现点火。
（国家点火装置）
三） 托卡马克
中国人走的，是另一条路线。
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核聚变的前提，需要1亿度温度。
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那就加热到一亿度好了。
问题是，怎么做到呢。
中国的教科书，一直有个段子，叫做“超级溶液”，可以溶化一切的强酸。
当时书上的嘲讽，写道“当你研究出来，你用什么容器装呢 ” 。
物理学精神，显然不赞成这种武断的看法。
再耐热的太空材料，在5000度高温时，也基本全瓦解了。
10000度以上的超高温，乃至1亿度，只有一样东西可以约束：
磁瓶
虽然任何东西，接触你都会被烧毁。
但如果你是带电的呢；
我就可以用一个“磁场”捆住你，让你在磁场中，不停地打转。
所以中国人搞出这么一个玩意，这玩意叫做“托卡马克”。
只要我把你捆住了，接下来怎么烧，怎么反应，还不都是我说了算。
这个思路听起来很简单，但实际操作中，
答案是需要无数无数的钱。
因为磁场一旦强了，你必然要上“超导体”，否则光每天的电费损耗，你也吃不消。
而常温超导既然没有发明，你就只能把他们都泡在液氮里面。
所以这一整套系统，说什么也不会便宜。
但从另一个角度想，系统再复杂，无非就是一些电，磁，超导，液氮，没啥精密高科技。
只不过 特别高压，特别高磁，特别高能。
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这叫什么，这叫“大型基建”啊。
大国重器，堆资源堆人力堆物料，恰恰是中国最擅长的。 “基建狂魔”就是可以搞得出，欧洲人搞不定的超级工程。 |
目前在“ 托卡马克 ”这一类研究路线上，中国遥遥领先。
据说，刚实现了100秒*1.2亿度的运行。
* 说一句题外话，1970年时，有二位诺贝尔化学奖的获得者，号称他们靠化学的方法，在实验室做出了核聚变。
可是再次复盘，没有任何人可以重复他们的实验。二位奖主最后也语焉不详，不确定具体步骤。
鉴于此二人的巨大声誉，成了一桩悬案。类似抹除记忆。
四） 点火
近期，美国人号称他们在“核聚变”领域，实现了重大突破。
首次实现，输出能量 > 输入能量，业界俗称“点火”。
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发生聚变
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点火
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盈利
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大规模商用
核聚变的第一步，首先你要让“反应”发生。
无论再怎么微弱，哪怕仅爆炸几个原子，也是物理学的大事。证明此路可通。
第二步，则是“点火”。
输出能量 > 输入能量
点火的意思，代表你不用再伸手向财政要钱了。
这么大一个托卡马克，光运行起来，就需要无数的能量。
外界的液氮降温，电场磁场轰鸣，把磁场加速到地球尺度的十万倍，这些都是巨大开销。
如果你核聚变的产出，能抵消这些。
“厂长”的腰包压力，大大减轻了。
当然，一个核电站要运行，光有“点火”是不够的。
你还有几千号人的工资，还要缴税，还要交社保，还要党建团建和旅游。
最理想，应该是输出能量 > 输入能量110 %
这样，咱还能赚点电费，把商业上的盈亏平衡点打平了。
等到“财务上打平”，后面就是一片坦途了。
* 欧洲目前的激光方案，是不可能商业化的。因为每一次爆炸打完，激光都会移位。
下一次点火，需要重新调制激光，瞄准聚焦。
打一枪，需要几个小时，甚至几天的时间。
五） 随库的看法
最后讲一点，班门弄斧，胡说八道的想法。
你要问我对核聚变怎么看，我显然是认为，这二种方案都是错的。
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目前的核聚变方程，主要是H+H=He，氢氦反应。 |
但这个反应，很不划算。
它的主要产物，是Neutron中子。而且是高能中子。
“砰”的一下，从爆炸的中心飞出来，而且是不知道方向的乱飞。
只能在管壁上，涂一层厚厚的，吸收中子的材料。
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中子飞到管壁上，加热管壁。
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管壁加热热水。
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热水去烧蒸汽机。
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蒸汽机变机械能
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机械能发电
可见，这样一种反应，“能量转化”涉及五步，损耗非常大。
目前核聚变能量损耗之大，有人建议核聚变直接改为垃圾焚烧场
而且器械受中子撞击，类似于人体受到核辐射。
会打断化学键，使器械发送空洞，寿命不可控。
整幢电厂，随时存在安全隐患，无法根除，只能整体更换外罩。
我朴素认为，核聚变的产物，最好是一种“带电粒子”。
我们宁可去，高得多的方程式去寻找，哪怕遭遇更高的门槛。
如果产物是“带电粒子 ” 的话，它直接就可以被磁场捕捉。
所携带的庞大能量，可以非常高效地，近乎无损地，转化为电力。
（知名不具，泠夜辉）
写篇文章，就是为了带带海报。
忧郁的画家，音乐家，诗人，济南才子西塞罗。12月19日直播。
另外，要搞重庆团购了。
