Author: 道典日记 | Origin link: wechat link
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。
核聚变的前提,需要1亿度温度。
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。
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”。
发生聚变
点火
盈利
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。
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。
中子飞到管壁上,加热管壁。
管壁加热热水。
热水去烧蒸汽机。
蒸汽机变机械能
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。