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以下为正文:
可控核聚变的二种路径 #2022.12.14
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”。
托卡马克的原理很简单,用强大无比的“磁场”,捆住炉内的高温氢气。
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,
搞一个这么强大的磁场,需要多少钱。
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,1989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”。
这是什么意思呢,“核聚变”科技树,可以细分为几个阶段:
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。
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)
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