人類文明的發(fā)展速度本質(zhì)上取決于能源的獲取方式，而提到未來能源，最受矚目的莫過于可控核聚變了。

(相關(guān)資料圖)

為什么呢？因?yàn)榈厍蛏纤械哪茉丛揪投紒碜杂诤司圩儯@個(gè)核聚變的主體就是太陽。太陽本質(zhì)上就是一個(gè)巨大的核聚變反應(yīng)堆，而核聚變其實(shí)就是兩個(gè)輕原子聚合成一個(gè)重原子并釋放能量的過程，由于這個(gè)過程會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量損失，而損失的質(zhì)量會(huì)以能量的形式被釋放出來，所以其產(chǎn)生的能量是十分巨大的，如果這些能量被一瞬之間釋放出來，將會(huì)產(chǎn)生摧枯拉朽的威力，氫彈就是利用了這一原理。氫彈的本質(zhì)雖然是核聚變，但這種核聚變是不可控的，要想使之產(chǎn)生可供人類利用的能量，就必須要將其可控化。

所謂可控核聚變就是讓整個(gè)聚變過程緩慢進(jìn)行，也就是控制它的反應(yīng)速度，這本身并不難，難點(diǎn)在于拿什么來盛裝反應(yīng)物。

要促成聚變反應(yīng)就需要極高的溫度和壓力，太陽之所以能夠成為一顆發(fā)光發(fā)熱的恒星，就是因?yàn)樗陨碛凶銐虻馁|(zhì)量，以至于內(nèi)部存在著極高的壓力，所以在高溫高壓的作用下，聚變反應(yīng)就發(fā)生了。在地球上想要模擬太陽核心的巨大壓力是基本做不到的，所以要促成聚變反應(yīng)就需要更高的溫度。目前已知熔點(diǎn)最高的金屬是金屬鎢，它的熔點(diǎn)約為3410℃，而目前人類所能夠制造的熔點(diǎn)最高的物質(zhì)為五碳化四鉭鉿，熔點(diǎn)為4215℃，它們都遠(yuǎn)低于可控核聚變所需的溫度。

顯然，目前沒有任何物質(zhì)可以用來盛裝反應(yīng)物，所以就只能設(shè)法對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行約束。

目前理論上可行的約束方法主要分為兩類，即磁場(chǎng)約束和慣性約束。慣性約束就是利用粒子的慣性作用來約束粒子本身，避免反應(yīng)物與任何物質(zhì)發(fā)生接觸。人類在慣性約束方面的經(jīng)驗(yàn)較為有限，目前各個(gè)國家都沒有明顯的技術(shù)突破，所以磁場(chǎng)約束還是現(xiàn)階段的主要研究方向。利用磁場(chǎng)來約束高溫等離子體，這種方法對(duì)于人類來說既有理論基礎(chǔ)，又有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)樵缭?0世紀(jì)50年代，人類就制造出了一種磁場(chǎng)約束裝置，即托卡馬克裝置。

托卡馬克裝置是一種非接觸性的環(huán)形容器。

它的內(nèi)部構(gòu)造大體是這樣樣子的：一個(gè)環(huán)形真空室，在真空室的外側(cè)纏繞有線圈，當(dāng)線圈通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋形磁場(chǎng)，加熱并促成核聚變反應(yīng)，并將反應(yīng)物約束于其中，避免其與任何物質(zhì)相接處。目前世界上各個(gè)國家對(duì)于磁場(chǎng)約束的研究都是基于托卡馬克裝置而進(jìn)行的，而中國則處于世界領(lǐng)先地位，此前我們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了7000萬度長脈沖高參數(shù)等離子體維持運(yùn)行1056秒，溫度1.2億度運(yùn)行時(shí)間也達(dá)到了101秒。按照目前的進(jìn)度，我們預(yù)計(jì)可能會(huì)在2030年實(shí)現(xiàn)示范工程發(fā)電，而至于最終的商業(yè)化發(fā)電，時(shí)間還很難預(yù)測(cè)。

在各個(gè)國家都將目光集中在托卡馬克裝置上時(shí)，一家初創(chuàng)科技公司卻另辟蹊徑，研發(fā)了一種約束可控核聚變的新方法，并宣稱已取得實(shí)驗(yàn)成功。

這家位于西雅圖的初創(chuàng)公司名為“Zap Engergy”，它們所研發(fā)的方法同樣是磁場(chǎng)約束，但并不是基于托卡馬克裝置。托卡馬克裝置產(chǎn)生磁場(chǎng)所依靠的是大量的磁鐵、線圈以及屏蔽材料，這就使得成本高昂，而Zap Engergy所研發(fā)的方法完全用不到這些，他們是利用等離子體實(shí)現(xiàn)自我約束。這在理論上是完全說得通的，因?yàn)榈入x子體本身就是帶電的，既然帶電，就可以形成磁場(chǎng)，那么到底是怎樣讓這些帶電等離子體形成磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)自我約束的呢？這就是個(gè)秘密了。

Zap Engergy并沒有公布該技術(shù)的具體細(xì)節(jié)，只是宣布了實(shí)驗(yàn)的成功，并且最終實(shí)現(xiàn)了能源收支平衡，也就是說能夠產(chǎn)生正收益。

這種磁約束方法還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是體積小，可以將其做成模塊化，可以組合使用，也可以單獨(dú)使用，這意味著它將可以應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)。如果按照Zap Engergy的說法，這種新技術(shù)在成本上要遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)技術(shù)，可能會(huì)加速可控核聚變的商業(yè)化進(jìn)程。當(dāng)然，這只是我們繼續(xù)目前所知進(jìn)行的樂觀設(shè)想，由于我們并不了解這種新技術(shù)的細(xì)節(jié)，所以無法判斷其最終是否能夠真的成功，更無法推斷其應(yīng)用于商業(yè)化發(fā)電的時(shí)間。

更多內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)：sunmonarch

標(biāo)簽： 托卡馬克 等離子體 聚變反應(yīng)