受控热核聚变不再是梦-希望与未来

来源: 风语空灵于 2022-12-14 07:06:29 [档案] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读：次 (6796 bytes)

美国LLNL（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）的科学家成功实现了真正的受控核聚变，热核聚变装置中产生的能量大于激发核聚变所输入的能量，几十年来第一回，可喜可贺。有人立刻＂离实用远那＂，然而别忘了世界上很多事都是开头难，只要迈出了第一步就会有第二步，慢慢地肯定地会星火燎原。受控热核聚变如果最终大获成功，将会有取之不尽的清洁能源，地球将能得到休生养息，人类如果不被自己的愚蠢毁灭（因某种野心有人动用核武器），前途不可估量。

上面是所谓的＂惯性约束聚变＂（Inertial Confinement Fusion）示意图。具体是将高能激光聚焦到一个重金属空腔的壁上，使该重金属产生高密度均匀分布的x-射线，随后造成的高温引起空腔胶囊中的氘-氚表层向外爆炸，在牛顿第三定律的作用下（作用力和反作用力大小相等方向相反）向胶囊内爆压成高压高温，挤迫氘-氚变成氦原子，释放出巨大能量宛如一个极微小的氢弹。

虽然受控热核聚变距离实用还有很长的路要走，但这个零的突破意义重大，它是二战以来利用原子能里程碑式的进展，是和哈勃/詹姆斯韦伯太空望远镜的深空成像，阿尔忒弥斯探月火箭升空（圣诞节前后返回地球）同样级别的重大技术进展。这些技术让人类看到宇宙的边缘，迈开登陆火星的步伐，和开创取之不尽用之不竭的清洁能源时代，就眼下来说是让经历了3年疫情黑暗的人们看到一道希望之光。

LLNL惯性约束聚变装置示意图

LLNL的国家点火装置（NIF）大楼

惯性约束聚变点火装置

容纳氘-氚（Deuterium -Tritium）胶囊的重金属空腔（Hohlraum）

LLNL就在旧金山湾区，在那片春天漫坡油菜花掩映的谷地里。这次成功让湾区居民也跟着自豪一下。显然，接下来有很多事在等待着科学家们，五年也好，十年也罢，一座实验性核聚变发电站就会建成，我猜想这个过程中核聚变装置和燃料是关键，比如设计，材料，氘-氚胶囊作为燃料载体，其形式和制作工艺等都必须优化再优化选择再选择。科学家们享受的是过程，而我们这些老百姓/门外汉期待的则是结果。不仿让我们先＂急着＂地想象一下很多年后的情况，那时人们不再下井挖煤，海上石油钻井平台被改装成奇异酒店，陆地上油田关闭，太阳能发电将成为＂鸡肋＂（可有可无），很多用于水力发电的水坝将会被拆除，还大自然和鱼儿的当初，风力发电被淘汰还给鸟儿以安全的天空等等。几个掌握了核聚变技术的主要国家建立巨无霸核聚变发电站向全球输电（就像今天的海湾国家，运输石油的油轮从那里走四方），或将核聚变技术输出到其它国家，当然前期投资是分摊的。地球上居民用电，电动汽车，工业用电等源源不断，大地更绿，海水更蓝，空气零污染。地球得以保护，海洋资源得以维持，再无因土地，石油资源而起的战争，那个那个......还有什么，可以脑洞大开，没有做不到的，只有想不到的。还是那句话，Be careful what you wish for, you might just get it。

受控热核聚变的能量＂收支＂图。和资本趋利一样，只要＂赢利＂（能量净增），＂生意＂就成功了。

为什么会预测未来的核聚变发电站会是巨无霸而且是少数国家＂垄断＂，是因为实用级别的核聚电站不是像热电站和水电站（常压，常温）那样，有了发电机组就基本上可以了，核聚电站＂机组＂的技术含量可能会高出几个数量级。在达到那一步之前也许会遇到难以逾越的困难，但相信最终都会迎刃而解（见下面的核聚变发电站示意图）。

另外，未来的核聚变发电站有点像＂永动机＂，怎么说呢，燃料来源，运输和供给不是问题（例如，不需要像给热电厂铺上一条专用铁路运煤一样输送核聚变燃料液态氘-氚），一旦启动，用量和体积几乎可以忽略的燃料应该能实现自动＂饲服＂（当然，燃料胶囊的制作精度要求非常高，制作过程必须简单高效，氘-氚的稳定持续获取供给也是要配套解决的问题）。启动完成后，静增能量的一部分用于维持核聚变，其余的输入电网，一个＂永动机＂就出现了。当然电站维修就得停机。那时科学家们肯定会想出万全之策，例如转换到备用＂机组＂等，会找到经济实用的途径，做到聚变不休电流不止。