第618章 核聚变基础知识 二

回到托卡马克这边。

1968年英国人验货成功之后，全世界迅速进入了一段集体上头的时期。1970年代，几乎所有工业大国都认为：搞定核聚变，不过是二十年的事。

美国人甚至画过一张著名的聚变能发展时间表，预测1990年代就能建成商用聚变电站。

然后他们就被现实按在地上摩擦了五十年。

问题出在哪？

那团等离子体实在太难伺候了。

徐辰看到后来的文献时，才理解等离子体物理为什么被叫做物理学的最后堡垒。这团上亿度的带电气体，行为模式复杂到离谱——它会产生各种莫名其妙的不稳定性：扭曲、撕裂、突然崩塌。你把它约束住了，它就想方设法逃跑；你加热它，它就花式散热；你以为稳定了，它突然来一个大破裂——数百万安培的等离子体电流在几毫秒内消失，瞬间释放的能量足以把真空容器壁炸出坑来。

不过技术确实也在进步，只是比所有人预期的都慢。

早期托卡马克靠的是常规铜线圈产生磁场——但铜线圈通大电流会疯狂发热，能耗惊人，根本不可能长时间运行。到了1970年代末，人们意识到：要想让核聚变装置持续运行，就必须用超导磁体。

超导体在极低温度下电阻为零，理论上一旦通上电流就可以永久维持磁场，几乎不消耗能量。这对聚变装置来说是质的飞跃。

苏联的T-7装置，是世界上最早一批采用超导磁体的托卡马克。

然后历史开了一个巨大的玩笑。

1991年，苏联解体。

曾经不惜一切代价搞科研的超级大国一夜之间四分五裂，卢布贬值到废纸，科研经费归零，连核物理学家的工资都发不出来。大量顶尖人才外流，世界级的实验装置面临被当废铁处理的命运。

T-7超导托卡马克，就在这些废铁之中。

而几千公里外的中国合肥，一群核聚变科学家看到了机会。

他们用了一种极具时代特色的方式完成了这次交易——不是美元，不是黄金，而是几百万件羽绒服。

没错，羽绒服。

在1990年代初的俄罗斯，硬通货不是钱，是能穿的、能用的实物。中国的轻工业产品，尤其是御寒衣物，在冰天雪地的俄罗斯比卢布值钱得多。

就这样，一台价值数亿美元的超导托卡马克，被装进集装箱运到了合肥。

中国科学家拿到手后，对T-7进行了彻底的拆解、研究和魔改升级，变成了HT-7——合肥超导托卡马克。这台装置让中国的核聚变研究直接跨越了二十年的技术代差，并且直接孵化出了后来的东方超环EAST——全超导托卡马克核聚变实验装置。

EAST是人类历史上第一个全超导、非圆截面的托卡马克，而它的根，就扎在那几百万件羽绒服上。

徐辰看到这段历史时，挺感慨的。那一代科研人员的魄力和眼光，真不是盖的。

……

但感慨归感慨，当他继续往下学，看清了可控核聚变的技术全貌后，一种凉意从后脊梁升了上来。

从学术角度讲，可控核聚变的实现被分为五个阶段：

第一步：加热。  把等离子体加热到聚变反应所需的温度（约一亿度）。

第二步：约束。  用磁场把这团高温等离子体长时间稳定约束住，不让它乱跑、不让它破裂。

第三步：点火与自持。  聚变反应产生的能量能够维持等离子体的温度，不再需要外部加热——也就是真正的点火。

第四步：能量增益。  产生的聚变能量显著大于投入的能量，实现Q值大于1（输出/输入比值）。Q＞10才有工程意义，Q＞30才具备商用可能。

第五步：稳态运行。  以上所有步骤能够稳定、持续、可控地运行，而不是闪一下就熄了。

徐辰看完这五个阶段后，沉默了。

因为人类目前走到的位置是——

第一步。

还没完全走完的那种第一步。

所有那些他以前在新闻里看到的可控核聚变重大突破，什么等离子体温度达到两亿度、放电时间突破千秒。全部，全部都还在第一步打转。

温度到了，约束不住。约束住了，时间不够。时间够了，功率不够。功率够了，不稳定。

而真正的聚变点火？从来没有在托卡马克上实现过。一次都没有。

硬要说有实现过的——那是惯性约束那边。2022年12月，美国NIF确实首次实现了激光聚变的科学能量增益，输出能量超过了激光注入能量。但第一，那只是激光到靶丸的能量比，不算给激光器供电的能耗（算上的话，Q值只有百分之一左右）；第二，那本质上就是在实验室里搓微型氢弹——离真正的发电站还隔着十万八千里。

所以，永远的五十年，这句核聚变界最著名的自嘲，不是没道理的。

1970年代说二十年后实现。  1990年代说二十年后实现。  2020年代还在说二十年后实现。

每一代科学家都真心相信就差一点了，然后被那头等离子体狠狠教做人。

……

徐辰放下资料，揉了揉太阳穴。

顺带想到一个有点黑色幽默的事实：  严格来说，人类其实早就在享受可控核聚变发电了。

太阳内部的核聚变用的是重力约束，用整颗恒星的巨大质量产生的引力，把核心的等离子体压在一起。这种约束方式需要的质量门槛大约是0.08个太阳质量，换算成地球质量的话——

大约需要八万个地球。

而太阳的聚变能量，经过1.5亿公里的太空传播后，落在地球上，被光伏板接住，变成电。

所以从广义上说，光伏发电，本质上就是利用重力约束型核聚变反应堆、经过一个天文单位的远距离输电。

只不过这个反应堆不归人类管而已。

但这些都是题外话了。

徐辰真正在想的是——

系统给的任务，是三年内搞定可控核聚变。

三年。

全人类砸了七十年、数千亿美元没搞定的事。五个阶段，目前连第一步都没走完。

系统这是在坑他，还是说——真的有路？

他盯着天花板，陷入了沉思。

……


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