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导读
自从氢弹妹子被五大流氓撩到之后,藏入深闺,天天传授些杀人灭国的阴谋诡计。后来,大伙又看上了可控聚变,于是暗地里逼着氢弹从良,氢弹妹子常年游走于勾心斗角的生死线,可谓,一入江湖深似海,从良堪比登天难。
关于聚变的新闻,记者同志经常拿一堆数字和术语亮瞎咱的狗眼,比如:中国全超导托卡马克核聚变实验装置EAST,成功实现电子温度超过5000万度、持续102秒的超高温长脉冲等离子体放电,EAST既定目标是1亿度1000秒。
本文来告诉你,怎么解读这些新闻。为了照顾小学没毕业的同学,允许我啰嗦一点。

人类的能量,归根结底来自太阳,石油煤炭天然气甚至食物(除了核能)。地球就是个大号的太阳能电池,充电四十亿年,就为了我们这几百年的挥霍。追根溯源,太阳的能量又从哪里来?容我显摆一下物理知识,特附一篇《黑洞修炼秘籍》,出门右拐,看完再回来。
当人类认识到,宇宙间的能量,无非就是粒子的分分合合,石油充其量只能算个四级经销商,莫不如直接从粒子那搞批发,自个儿拧原子核!于是就出现了“可控核聚变”的概念。
先来段前奏,不然你都不明白为什么各流氓拧个原子核会拧到高潮。
柿子挑软的捏,质子越少越容易拧到一起若是有100个质子,光是不让它分裂都很难。氢只有一个质子,肯定最容易拧。氢按中子数量分三种:氕氘氚氕不带中子,习惯叫“氢”,而氘和氚带中子,比笨重,反应截面大,更容易拧。这好比,拧太轻的东西容易手滑,稍微重些有利于使劲。所以,聚变最喜欢拧氘氚(D-T)这俩哥们。
给不懂氘氚的初中同学补个课,高中同学请略过。日常生活只涉及化学反应,化学反应的本质仅仅只是外层电子在相互交易,不涉及原子核的变化(即元素不变),而外层电子的属性只看原子核里质子的脸色,也就是元素种类。中子是电中性,对外层电子没影响,只有涉及到原子核的分分合合,中子作为和质子同等重量的存在,自然就有了发言权。而这个层面的事情,目前人类科技里只有核武器、放射性材料和粒子对撞机。所以正常情况下,“质子数量相同,中子数量不同”的原子的化学性质是没有任何差异的,而生物体内都是化学反应,对生物体来说,它们毫无区别。
不过氢原子核只有一个质子,多了中子等于原子核重量成倍增加,这对外层电子略有影响,进而导致氢键强度增加了少许,这使得氘氚的化学反应速率会慢上一拍。因此,长期饮用重水,的确会影响健康,但偶尔喝一杯却是无妨,何况这也不是喝的。总体而言,和普通水没什么区别。
那么,这货从哪里搞?
普通水(由氕构成)中的重水(由氘构成)比例很低,首先利用氕氘重量的差异,采用多级蒸馏,初步得到较高浓度的重水。然后电解,轻水比重水更容易电解,电完之后,剩下的就是比较纯的重水了。整个过程仅消耗电力。重水市场价大约10000元/kg,1kg重水理论上可产生近一亿度电,可见,重水制备成本可忽略不计。氚用中子轰击制备,要繁琐些。氘在海中水的储量有40万亿吨,暂不算月球的氦-3(这玩意儿可以和氘一起聚变),不考虑1亿年后的事情,无论怎么算,都足够人类挥霍了。
墨迹半天,就想说明一个道理:聚变发电=超低成本的电力。
电真是个好东西,这个世界上还有什么事情是廉价的电解决不了的吗?如果有,那就用免费的电!

物质由原子组成,原子和原子连接的玩意儿叫“化学键”,化学键的断裂和重组,就是化学反应,和离婚结婚差不多。日常生活中的一切,都是这些“化学键”在作祟,不管是蓬勃朝气的生命诞生,还是遭人唾弃的白色污染,抑或叹为观止的科技结晶。

遗憾的是,化学键是个非常不靠谱的家伙,几乎没有什么化学键可以抗住一万度的高温。所以,只要把温度加热到几万度,就能让所有的化学键灰飞烟灭,把所有的原子打回到离子状态,再拾掇拾掇就成了最基础的元素,又可以再次被利用。

现阶段,没有足够的电这么玩,只能利用化学反应的能量重组化学键,有点像利用小三破坏婚姻,再勾引与人结婚,显然这样效率很低。这就是化工行业所谓的“配方和工艺”。

如果电力足够,来看组公式:
元素=设备+电力;
设备=元素+设备+电力
粮食=元素+设备+电力;
武器=元素+设备+电力;
材料=元素+设备+电力;
妹子=元素+设备+电力;
如果不考虑人力成本和物理空间,制造任何东西,仅仅只需消耗:电力。
刚刚说什么来着,用电不要钱?共产主义社会的既视感,有木有?脑容量有限,无法想象“零成本的电”对国际政治的影响,对伦理道德的影响,对社会形态的影响,对科学技术的影响……

难不成真能跑步进入共产主义啦?可控核聚变啥时能实现?有个笑话:“永远还需50年”,因为这话说了20年都没改过。
学习原理:原子核带正电,2个原子核越靠近排斥力越大,但你又没法捏着原子核把它们拧成一团,所以通常就是让它们高速相撞,只要速度足够快,就可以抵消这个排斥力,拧成一个核。这原理够简单吧!
温度是什么?温度的本质就是粒子的运动速度,100度的空气和10度的空气,只是分子速度不同而已。为了让原子核拥有足够的速度相撞,就需要足够的温度,所以拧原子核都很烫!这原理也不难吧?
如果只有2个原子核,就是速度再快也撞不到一起,因此单位体积内的原子核越多越好。实在密度不足的,就多维持一段时间,时间长了,总有不长眼的原子核会撞到一起。原子核密度体现在宏观参数上就是压强,密度越大压强就越大。这原理也能明白吧?
温度、密度以及维持的时间,这三者必须满足特定的条件,这叫“劳逊判据”。满足劳逊判据,聚变产生的能量就能维持聚变自身拧原子核消耗的能量,聚变才会持续下去,这个俗称聚变点火。
EAST设定的1亿度1000秒的目标,就是聚变点火,过了这个目标,聚变就会持续反应而不需要外界输入能量。
了解了这些基本原理,拍着脑袋想想也知道怎么设计聚变装置!很简单嘛,把一堆氘氚气体放到一起,狠狠加热即可。嗯,没错。那么问题来了,用什么东西把1亿度的氘氚放在一起?
有两个套路。第一,用N束激光从四面八方围着一个点打,瞬间将原子核挤到一起,俗称“激光打靶”,学名“惯性约束”。这样把氘氚拧到一起,没法持续加料,所以大伙认为这样玩只是为了研究理论,顺便看看能不能替代氢弹的点火装置。惯性约束在本文只是配角,赶紧走个过场。
任何科技领域,不说美帝第一,只说美帝领先,保管错不了!美国国家点火装置(NIF)在2013年首次实现了“输出能量”大于“输入能量”,严谨点说,是大于“激光输入能量”,但仍小于整个系统消耗的能量。

激光从这些孔里射出
2mm大的目标球,内含氘氚
牛牛、高卢鸡、脚盆也玩激光打靶,但只能给美帝提鞋。土共作为资深的“美粉”,本着“美帝有、我也要”的原则,启动了“神光”计划,虽然寒碜了点,某些参数也不输美帝。


送走跑龙套的“惯性约束”,仔仔细细说说第二个套路:磁约束,即,用磁场把原子核拧到一起。
高温下,原子核与电子之间的连结被打破,电子离开原子核,简称“电离”。剩下的那团原子核就叫“等离子体”,带正电,只有带电才能被磁场约束。所以搞核聚变的单位经常叫什么等离子体研究所。
事情到目前为止,看起来还是不错的。可惜,科研和撩妹差不多,前面都谈好好的(理论容易),想要牵手就不容易了(实践困难)。在撩妹界,聚变属于顶级高冷妹子,算起来,磁约束也是老司机了,在聚变撩妹半个世纪,无奈聚变妹子连余光都没瞄一下。
有一条宇宙真理:男生永远不知道自己怎么惹妹子生气了。你以为把1亿度的氘氚放一起就能撩到妹子了吗?太天真了!!!等离子体形态跟气体似的,除了传统的流体力学,还有非常复杂的电磁相互作用。在物理学众多妹子中,流体力学是最没人撩的,套路太深了啊!聚变就是“流体力学”+“电磁作用”+“极端条件”,其行为可以用诡异来形容,本来处的好好的,就一点点扰动,瞬间就翻脸。明明什么条件都满足了,但她就是不聚变。
再一条宇宙真理:撩不到妹子,都是男生的错。你别给那“一点点扰动”,不就没事了吗?你以为我想啊!氘氚聚变产物是氦,氦就属于“扰动”,而且还是浓度不断增加的氦,这对于整个系统的扰动非常严重。还有,加热装置也会影响稳定性,陀螺不用鞭子抽,能自个儿转吗?这功夫相当于,既要鞭子抽,又不能影响陀螺的轨迹。
聚变的磁场分布及运行过程都非常复杂,尽管超级计算机很大程度上可以模拟聚变反应,但最终还是要建造实物才能验证模型是否合理,这货可以轻松入选“十大败家排行榜”。
退一万步讲,即便摸透了妹子的心思,限量版的驴包送的起吗?聚变堆第一壁”,这是专业术语,就是直接面对聚变的内壁这可是1亿度啊,还有大量的中子辐射,相当于给太阳公公加一件外套!在这种极端条件下,原子被轰击很容易产生位移,材料的强度取决于原子的排列规则,谁也受不了这么虐待,材料性能很快就会恶化。
再来些技术细节。强大磁场需要强大电流,所以只能用超导材料。超导材料的工作环境至少也得是零下200度的液氮环境,甚至是更冷的液氦。这俩哥们,一个零下200度,一个零上1亿度,你们说说,要同时伺候这俩货,能容易吗?
可控核聚变,当之无愧的人类科技的顶峰!
抱怨归抱怨,无论撩妹有多难,为了繁衍后代,刀山火海也得上,于是各流氓开展了轰轰烈烈的撩妹行动,前仆后继。
咱先定个衡量指标,把“输出能量/输入能量”的比值叫做“Q值”,Q大于1就意味着“输出大于输入”。算上成本,烧锅炉的汽轮机“热电效率”在40%-70%,胡乱再算一些损耗,暂且认为Q=2.5是成本价。商业应用都比较黑,一般认为要Q>50才值得推广。划分一下几个关键点:
Q>0,实现聚变反应,原理性突破标志。
Q>1.0,输出能量大于输入能量,“盈亏平衡”突破标志。
Q>2.5,输出能量转化为电能后仍大于输入能量,“实用化”突破标志。
Q>50,输出能量转化为电能后可实现盈利,“商业化”突破标志。
到了这里,哥们儿,恭喜,你撩成功啦!
聚变这摊子事儿实在太多,讲的都快迷路了,看一眼地图:

按图索骥,从最经典、也最被看好的“托卡马克”说起。
这是俄语,可见当年大毛对这个领域的贡献,从0到1的先驱者(来来来,点上三炷香,大家都拜一拜大毛)。
托卡马克的磁约束特征:纵向和极向线圈非常分明,纵向磁场完全由外部的线圈提供,极向磁场由等离子体自身的电流提供。等离子体是有电阻的,所以感应电流利用“欧姆效应”加热,温度上升后,等离子体电阻下降,后期还要辅助加热手段,比如射频波共振加热、有中性束注入加热等等。
这就是托卡马克的大概原理:利用磁场把氘氚放一起,利用感应电流和其他手段狠狠加热。下面就挨个点名,数一数各流氓的撩妹功底。
大毛:最早想出托卡马克的时候很是神气,折腾了十几年,1970年终于有能量输出了,人类第一次刷到了Q值,虽然只有十亿分之一,但至少证明这套路是可以撩到妹的。以大毛败家的德性,马上搞了一堆,跟他们坦克取一个名,T字头:T-3,T-7,T-15。别人还在玩铜线的时候,大毛的T-7就玩起了超导,才玩了5年就玩腻了,又建了更大的超导T-15。结果大毛不小心玩挂了,T-15就没运行。
新来的二毛砸锅卖铁只求不饿肚子,直到今天都没缓过劲来。这几年也就偶尔刷个新闻显示一下存在感。

欧萌:欧洲的历史连结非常多,经常组团撩妹,所以老规矩,要撩妹、一起上。1983年在大阴帝国建了一个“欧洲联合环JET”,资本家底蕴确实不凡,JET是最大的已建成聚变堆,随后和美日轮流刷Q值,一时风光无限。1997年牛逼的时候Q值达到了0.65,功率创下16.1兆瓦的世界记录,然后就没有然后了,地主家没余粮了。
JET撑到现在很不容易,按计划2018年关闭。这帮人就跑土共这边,希望土共接手JET一起撩妹。然而,土共并没有一起撩妹的取向,顶多去沾点便宜而已(参照大毛的T-7),所以JET结局堪忧。
脚盆:无论从人口国土,还是科技经济看,脚盆都是和英法德平起平坐,历史上曾有望晋升大流氓的帝国,如今却一直被美帝拴着,沦为二流打手,颇不得志。不过,不得不承认,脚盆还是很有志气的,一边和人组团,一边单独撩起了妹,而且表现相当彪悍!
为了防止大家被脚盆吓坏,先打个补丁。聚变最理想的是氘-氚(D-T)反应,所以都以这个为准。用氘-氘或氘-氦得到的数据要折算,比如D-D聚变的10亿度相当于D-T聚变的1亿度。脚盆都是用D-D反应,虽然能换算成D-T的数据,但不等同于技术一样。D-D反应的结构简化很多,成本也不高。
1985年日本原子能研究所“JT-60”托卡马克试验装置正式开始运行,1995年Q值达到1.05,持续0.97秒。换了超导线圈升级成JT-60U后,1996年温度烧到了5.2亿度,Q值刷到了1.25。还没结束,最后直接刷到了1.3以上。
这是人类第一次突破盈亏点,同年的美帝只能达到0.3,但因为是D-D反应,价值就大打折扣。脚盆刷Q值很给力,美帝直接看傻了眼,不经意又把手里的项圈紧了紧。
高卢鸡:作为最不合格的五大流氓,二战时分分钟被汉斯猫秒杀,不过重工业还算拿得出手,别人刷Q值,高卢鸡追求稳定。超导托卡马克Tore-Supra是世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置,等离子体温度2000万度,放电时间120秒,粒子密度19个0。这对应用来说很有意义,就算你Q值刷到100,但功率小、不可持续,还不如Q值小却能大功率稳定运行的。
汉斯猫:功底不用说了,被揍趴之后,好东西都被美帝和大毛瓜分,如今依然是欧萌的火车头。汉斯的ASDEX-U、TEXTOR托卡马克没有特别耀眼的数据,但成绩也不差,和土共眉来眼去很长时间,里面好些核心部件是土共这定做的,诊断技术也有合作,不过好像前几年停机了,现在重心往仿星器发展。
南棒:美帝给的图纸,弄了个打酱油的KSTAR,全超导,吹的厉害。还有面条的FT等一些小酱油瓶,全球累计造了不下百个聚变堆,发达国家都有一些,按下不表。
配角就这么些,下面美帝要登场了,大家坐端正啦~
作为人类之光,自然是照耀到角角落落,托卡马克也不在话下。1982年搞了个TFTR,1993年D-T反应烧到了3亿度以上。后来陆续弄了一堆的托卡马克,最先进是普林斯顿等离子物理实验室的NSTX-U,前阵子升级了4年,结果把线圈升坏了,现在还在维修中。麻省理工的Alcator C-Mod,2016年关门前最后一天,回光返照,撩出了新高度,把压强记录刷到了2.05个大气压,压强高意味着粒子密度高,也是很重要的指标。这一下就占据了世界媒体的头条。
看着记者同志胡乱解读这条新闻,实在受不了,还得我来得瑟吧!增加磁场强度就可以提高压强,单纯这么做意义不大,要发生聚变反应,还要考虑磁场分布等等一系列因素。为了追求压强所设计的磁场,或许(我说的是或许)根本就不适用于聚变反应,还不如拿个高压锅去刷压强记录,这可能也是美帝关闭Alcator C-Mod的根本原因。
如今美帝只剩下快40岁的DIII-D在运行,这厮经常和土共的EAST一起玩,DIII-D的加热技术和诊断分析工具还是很牛的,土共就把EAST的模型放到DIII-D上去玩了一把,用以分析EAST模型的优缺点。来而不往非礼也,土共为DIII-D研发的3D线圈于2016年11月正式运行。(小弟们斗得你死我活,大流氓之间猫腻如此之多,哎,寒心了。)
估计短时间内是很难听到美帝在磁约束方面的消息了,注意,只是在磁约束领域,美帝还有激光呢,人家玩具多,不怕没得玩。

美方答谢中方研发3D线圈的匾牌
压轴的终于来了。
土共的家底咱都清楚,苦哈哈出身,在那个年代,别说撩聚变了,就是彩电都搞不定。土共就很知趣跟在屁股后面,有样学样,自个瞎玩。70年代硬着头皮上了第一台托卡马克CT-6,不好玩;1984年的环流一号(HL-1),也拿不出手;后来的HT-6、HT-6B、HL1M、HL-2,连人家尾灯都看不到。
皇天不负有心人,大毛突然挂了!土共赶紧去奔丧,说完节哀,就直接把T-7捎走了。这可是超导托卡马克!土共的心情和范进中举相差无几了,本着人道主义关怀,顺便把几个下岗专家也捎了回来。
捞回来之后做了不少升级,改名HT-7(合肥超环)。这二手玩具玩了20年,直到EAST的顺利运行。虽然没刷什么记录,最好成绩是放电63.95秒,仅次于法国的Tore-Supra,但HT-7培养了大量的人才,在中国聚变历史上绝对是浓墨重彩的一笔。
大毛的T-7
土共升级后的HT-7
EAST是全世界第一个全超导的托卡马克(别人都是部分超导),顺便给土共的超导线圈做个广告。土共的磁铁是最牛的,包括常规磁铁、稀土磁铁以及超导磁铁,听过最神奇的是,磁场分布可以做到和设计分毫不差。以至于美帝的反物质探测器计划都拉着土共,就是因为他们探测器磁场得指望土共做。
EAST全超导,一看这出身,大家就不敢小瞧了。以往“世界聚变能大会”都是欧萌JET、美帝DIII-D和脚盆JT-60U得瑟,土共坐后排流口水。EAST出来后,就让土共第一个得瑟!
2006年EAST开始全面刷记录,目前应该是唯一的“稳态高参数”运行的托卡马克。土共难得有几张不土的照片。
第一壁材料
不得不佩服土共“引进、吸收、再消化”的能力,山寨也好创新也罢,事实就是,土共通过大毛的T-7,一下子就翻身农奴把歌唱了!

托卡马克还有一位不得不提的周天子:ITER。带上板凳瓜子矿泉水,咱来叙一段佳话~
自从氢弹妹子被五大流氓撩到之后,藏入深闺,天天传授些杀人灭国的阴谋诡计。后来,大伙又看上了可控聚变,于是暗地里逼着氢弹从良,氢弹妹子常年游走于勾心斗角的生死线,可谓,一入江湖深似海,从良堪比登天难。
于是,大家逐渐从偷偷摸摸撩妹,变成了相互交流心得。1985年,大毛一拍桌子,得了,这妹子太难撩,不如大家组团吧!第一波撩妹团诞生:美苏欧日,取名“ITER”(国际热核聚变实验堆)。
那个年代,土共就算去提鞋,人家都不想带。不过,美帝和大毛要是能平静地一起撩妹,那太阳要从四面八方出来了!果不其然,美帝退团了!任性归任性,大家都知道,这可控聚变是非撩不可的。做了个天文数字的大概预算后,大毛说,“美帝,你别闹了,要不让土共也一起来吧,反正缺个出钱的冤大头。”
美帝心想:大毛打得好算盘,土共还不是听你的,既帮你出钱,又增加你话语权,呵呵,谁家没几个小弟呢。美帝一琢磨,回话道,“土共家里也不容易,不如让南棒也一起来吧,亚洲四小龙,钱多人傻。”
土共一看有机会,连忙抢话道,“两位大哥别为难,小弟我一勒裤腰带就有钱!”一番博弈之后,2003年土共和美帝于同一天加入ITER,不到半年南棒也进来了。
第一个议题:选址。

脚盆在聚变的表现一直很彪悍,主动请缨,只要ITER落户日本,愿承担30%的费用!客观的说,脚盆各方面条件确实不错,无奈高卢鸡天生自带幸运光环,说道,“我家气候好,放我家吧!”
五大流氓中,高卢鸡是唯一一个与其他四大流氓关系都不错的大流氓,中法的猫腻就不说了,至于法俄关系,要不是乌克兰战争,法俄“西北风级两栖攻击舰”购买合同早就执行完成了,你说他俩能差吗?

所以,用神经末梢都能想的到,立马就分成两派:美、日、韩主张建在日本,中、欧、俄支持建在法国。土共对脚盆的怨念不是一般的深,这种关乎人类文明的大事,拼了老命也不能给脚盆!土共拍着钱包给高卢鸡撑腰,“阿鸡,你尽管闹,哥有的是钱!”欧萌自然也是帮亲不帮理,最后,高卢鸡壮着胆说,“无论结果咋样,哥年底反正就要开建!”
美帝在骆驼地区还要欧萌帮忙,于是就妥协了。脚盆一看选址无望,就开始撒泼打滚。欧萌觉着有点对不住,就答应把脚盆的JT-60升级为全超导的JT-60SA,欧萌承担一半费用。当然啦,链子还是要栓紧的,JT-60SA的结构只能做D-D聚变,不能做D-T聚变。ITER的出钱上,一半费用欧萌承担,其他人各10%,单独给脚盆提供高达20%的工作岗位。从这个结果看,脚盆应该是受了委屈的,就是不知道其中土共下了多少黑手。
2005年6月各方共同签署了《ITER场址联合宣言》,可美帝还是觉着有点心理不平衡,末了,补了一句,“要不,让阿三也来一起玩吧,闲暇之余还能耍个杂技”,事已至此,大家也不在意美帝多个帮手。于是,半年后,阿三拎着钱袋子兴冲冲加入了ITER。
ITER原计划2011年左右投入运行,2030年搞定可控聚变。为了给ITER腾钱,欧萌把欧洲环JET关了,美帝也关关停停,就剩一个DIII-D。
谁知,人算不如天算,ITER计划10年10年的往后推,如今的说法是2036年投入运行。这节奏,谁都怕啊,于是各流氓私底下又开始不安分了。
        更让人傻眼的是,当年只配提鞋的土共,摇身一变成霸主了,不但钱多,手艺还好。如今土共承担了ITER的包层壁、超导线圈等12个任务,基本涵盖核心关键部件;又给高卢鸡整了个WEST,和这边的ESAT对应,想想也是醉了,2年竣工,高卢鸡当场给好评!又给汉斯的ASDEX的装了ICRF加热天线,美帝DIII-D超导线圈的活也接了……反正忙的不亦乐乎!

德国ICRF加热天线验收现场
虽然诸侯割据已是事实,但周天子的面子还是要给的,所以土共无论取得什么成绩,都是打着为ITER探路的旗号。各位留心了,官方新闻通常都有这么几句“某某成果验证了ITER的某设计是可行的,某某进展为ITER提供了重要参考”,呵呵,“都是为了人类,不用谢啦!”当然,土共既然出了钱,还赖在ITER里,肯定是有想法的,“呵呵,都是为了人类,你们有啥好东西也拿出来分享啦!”

言归正传,土共在磁约束方面,资金充沛、人才充实、技术储备也足够,很快又会刷数据的,在托卡马克的领先优势会愈加明显,算是熬出头了
2016年初EAST把记录刷到了5000万度102秒,听说现在最大的麻烦在内壁上,抗不住那种辐射啊!哎,材料是土共最大的软肋,没有之一。
容我喝口水,这故事太长!各位回头看一眼地图,别迷路了。下面简单说说仿星器。
无论EAST怎么刷记录,依然无法改变托卡马克的缺点:系统太复杂。托卡马克的最大特征是:外部线圈和等离子体电流产生的磁场耦合,一起约束等离子体。这样的设计非常微妙,真实情况中,磁场不可能均匀分布,随着强度提高,不均匀磁场处的正负电荷就会分离,正负一分开,就会形成电场,电场就会加入这个微妙系统的角逐,对带电气流粒子产生影响,等离子体就跟着变,进而感应电流也跟着变,这样磁场又得进一步变化,所以一旦出现扰动,瞬间就会放大。辅助加热装置和聚变产物,又是不可避免的干扰,这对系统抗干扰要求非常高。
其实一开始大家就觉得托卡马克很棘手,所以大毛想出托卡马克的时候,“仿星器”的设计也差不多时间提出来。仿星器的思路是:所有的磁场都是外部线圈提供,不用等离子体电流瞎参合,所以只要保持线圈的稳定,磁场就能稳定,这样当然就提高了系统的抗干扰能力。
可是聚变等离子体走的就不是一条寻常路,为了让磁场满足这条“不寻常的路”,线圈就设计得非常诡异了。
蓝色是线圈,黄色是等离子体,绿色线是磁感线。想法是很好的,不过规则线圈产生的磁场容易计算,而这种诡异的线圈产生的磁场可不是靠嘴说的,早期计算机的模拟能力差,设计的线圈都不靠谱,加工难度也很大。专门建造这么一套不可调整的磁感线,不如买彩票,所以仿星器一开始就不热门。
不过但凡想撩妹的,欧萌、美帝、大毛、脚盆都玩过仿星器,后来大毛把托卡马克玩出Q值以后,仿星器失宠就更严重了,美帝甚至还把仿星器直接改成了托卡马克,目前还在运行的仿星器大约有六七家,都是酱油级别。土共最早也玩过仿星器,后来拿到大毛的T-7之后,直接打入冷宫。
再后来,时来运转,随着托卡马克陷入瓶颈,超级计算机的性能跟火箭似的上踹,当年仿星器的大玩家汉斯猫又重操旧业了。利用超级计算机设计的世界上最大的仿星器Wandelstein7-X顺利运行,当然刷数据还没这么快,不过仿星器的运行本身就是个不错的记录。

在下业余,自然不敢多嘴评价。谨从土共的态度看,貌似仿星器的前景还是很黯淡,土共仅仅瞥了一眼就继续埋头玩自己的新玩具。土共和汉斯在托卡马克有合作,但仿星器似乎没有官方合作,对此不是很有兴趣的样子(反观惯性约束,土共启动了专门的神光计划),考虑到土共如今在磁约束领域的造诣,其意见还是不容小觑的。
下一个:反场箍缩。
江湖上有少林武当,也有唐门暗器,打起来不见得谁赢谁输。磁约束也是如此,托卡马克相当于少林武当,代表正统,但土共练了也有一定时日了,总是不见神功大成。于是就琢磨,要么再收一拨徒弟,练练唐门暗器。两眼一瞄,卧槽,美帝脚盆早就开练了。 
2015年,“科大一环”诞生,学名“反场箍缩磁约束聚变实验装置”,简称KTX。记不住名字没关系,原理也不看了,看特点:单纯靠等离子体自身电流,用欧姆加热就能达到预期温度,不需要辅助加热。
这样系统结构更为简单,个头小了很多,小型化利于部署,重要性不多说。而且没有了辅助加热对稳定性的影响,这等于开车不用拐弯,使劲踩油门就成。
目前看这个套路也好不到哪里去,美帝练了快20年的反场箍缩,约束时间还停留在毫秒级(托卡马克已经几百秒了)。苦练神功20年,连“拳打北方幼儿园,脚踢南方敬老院”都做不到,大家又是一片哀嚎之声。
能找到一条新路,总还是好的。土共是新时代有志气年,有钱又努力,聚变虐他千百遍,他待聚变如初恋。让我们静候佳音,看反场箍缩能不能给聚变领域带来一线新的曙光!

估计很多同学看到后面忘了前面,最后总结一下如何解读聚变新闻:
首先看温度、密度(或压强)、持续时间,这三者要一起看,至少要看温度和时间两项,单纯一项意义不大;
其次看功率和Q值,若这两个参数很低,说明聚变反应很少,或者无法稳定运行;
再看聚变原料,D-T最好,D-D次之,若用氦(离子化较容易)可以理解为调试设备,通常不发生聚变反应;
最后还得注意系统结构、加热方式是否过于复杂等问题,比如有些加热是短脉冲加热,就是一下一下加热,对稳定性影响可想而知。EAST现在主要玩长脉冲加热下的稳态运行,这节奏大概是冲着“发电实验堆”去的!
不是我吹,看完本文,你可以秒杀99%以上的记者同志了,不信就搜索几篇聚变新闻报道,看看有几篇没错误?有几篇没误导性?
背景简介本文作者老和山下的小学僧,著名科普作家。文2016年12月17日发表于微信公众号 老和山下的小学僧核弹从良记:艰难的聚变发电风云之声获授权转载。
责任编辑祝阳
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