12月4号，新一代“人造太阳”的核聚变装置，中国环流器二号M装置成功实现了首次放电。
这条“中国可控核聚变设备开始运行”的新闻咋就没人关注呢？用电不要钱了不香吗？
翻了翻相关报道，难怪没人看，全是理论物理数据什么的。不过这么“科幻”的玩意出现在身边，不聊聊真对不起自己。我也看看自己能把这个“核物理”领域的东西聊得生动点不。
钢铁侠胸口那玩意，咱也快有了
一直觉得钢铁侠胸前那个“方舟反应堆”有点意思：小则驱动战甲，大则全市供电。就算炸了，也就毁他们家自己的大楼而已，连后遗症都没有。
毕竟火电站的资源消耗太大，核电站安全性能在切尔诺贝利和福岛以后让人不放心。至于什么太阳能、风能、潮汐能发电，最多也就是个“点缀”，成不了气候。
早就知道凭目前人类技术，“核裂变”基本已经被驾驭。但已知的最强力量“核聚变”只掌握了一丢丢，那就是氢弹。
氢弹是以氢的同位素氘（音：刀）和氚（音：川）为核爆炸燃料，先由原子弹做“核引信”（核扳机）爆炸之后产生的接近5000万摄氏度的高温点燃氘和氚后，形成更大的热核反应，也就是用核裂变轰击核材料形成核聚变。（说白了就是“拿原子弹引爆氢弹”）
氢弹的杀伤威力比原子弹大得多，原子弹的威力通常为几百至几万吨级TNT当量，氢弹的威力则可大至几千万吨级TNT当量，其爆炸达到的温度约为100亿度，亦即太阳中心温度的1000倍。
△左上角为太阳，太阳光芒被极强烈的核爆炸所给遮蔽
人类最近不怎么打特别大的仗了，原子弹根本用不到，为了让它“发挥点余热”，核电站就出现了。但是核电站“个头”太大比不上钢铁侠胸口那个小东西“酷”。
既然氢弹威力比核弹大那么多，如果用它的技术发电，岂不是就可以把发电装置做得很小？
氢弹也要发挥点余热，挺困难
由于核聚变反应所产生的能量极大，在氢弹理论和氢弹研制成功之后，科学界就开始核聚变利用的问题，就像原子弹爆炸之后，利用裂变理论衍生出来了核电站，但在核聚变应用上遇到了极大的技术难题。
首先，核聚变过程产生的能量密度非常大。我们知道太阳发光发热的源头，就是太阳的内核在不断进行的核聚变反应。
这种能量蕴藏在原子核的内部，它的能量密度是远远超过目前像是石油煤炭这样的化学能源，以及水能风能这样的可再生能源的。
然而，想要实现核聚变，需要原子具备巨大的动能进行相互碰撞，科学家们算下来，发现为了启动并且维持核聚变反应，需要反应炉内部能够长时间维持在大约2亿摄氏度的高温。
这是一个高到离谱的温度。我们知道太阳的核心温度也才1500万摄氏度至2000万摄氏度，而这一温度已经超过了太阳核心温度的5到6倍。
其实不要说2亿摄氏度了，哪怕在5000℃的温度下，地球上也没有任何一种材料能够不被融化。
对此，中核集团核工业西南物理研究院特聘研究员钟武律说到，“地球上，目前没有任何材料可以把1亿摄氏度的高温等离子体给直接包裹起来”。那怎么办呢？
办法总比困难多
有一个方案，就是由前苏联科学家提出来的一种核聚变炉的技术模型“托卡马克设备”（环形真空磁线圈）。
它的基本原理其实很容易理解。在高中物理中我们就知道，带电粒子在垂直磁场方向运动的时候会呈现出圆周运动的状态，也就是说会原地打转。
基于这个原理，如果我们把处于高温状态下，正在进行核反应的带电粒子，放到足够强大的磁场之中，就可以让核燃料一边进行核聚变反应，一边在一个环形的空间内原地打转。
相当于用磁场构建出了一个肉眼不可见，但是非常坚固的能够耐受2亿摄氏度高温的反应炉，这就避免了聚变反应的高温融化反应容器的问题。
但是托卡马克装置的原理理解起来虽然很容易，但是真要把它制造出来却是非常困难的。
比如，为了让装置内部达到2亿摄氏度的高温，就需要使用大概上千万瓦的微波设备对圆环的中心进行加热。为了产生足够强的磁场约束高温带电粒子，就需要由超导体构成的线圈提供强电流。
再比如，托卡马克装置的内部，会不断受到高温带电粒子的冲击，需要一系列复杂的材料和内部结构，来维持整个装置的稳定运行等等。
由于无数类似上面这些技术上的难题，虽然托卡马克装置的模型已经被提出差不多70年了，但是世界上还没有任何一个组织成功制造出了能够用来进行商业化发电的托卡马克装置。
利益是最好的动力
没人能造出来，不代表“不想造出来”。这玩意太诱惑人了：
首先，一克氢元素聚变所产生的能量，相当于8吨汽油燃烧所产生的热量。如果将来人类能用核聚变过程产生的能量发电，几乎可以说是掌握了我们在宇宙中已知的最强大的能量来源。
其次，是核聚变燃料的储量巨大。在地球上建设可控核聚变发电站，可以使用海水中氢的同位素氘和氚来作为聚变燃料。而一升海水中大概可以提炼出33毫克氢的同位素，这个含量看起来可能不大。
然而地球上有大约1400万亿吨的水。这其中所蕴含的核聚变原料比现在核裂变发电站中使用的铀元素储量也要高得多，甚至远远大于今天地球上的石油以及煤炭储量。
按照今天人类能量的使用速度，海水中的聚变燃料估计可以使用上百亿年，也就是可以使用到整个太阳系寿终正寝。
最后，是核聚变发电的过程非常清洁。核聚变发电不论是聚变燃料还是发电之后的核废料，放射性都很弱。即便发生核泄漏，也不会出现像福岛核事故这样严重的核污染事件。
而且，核聚变的过程并不是化学反应，所以不会像燃烧石油煤炭一样释放二氧化碳这种温室气体，对缓解全球变暖还有非常巨大的好处。
出于这三个重要的优点，如果哪一天核聚变能够正式投入发电，几乎可以理解为一种取之不尽用之不竭的清洁能源。
到时候，我们不仅很可能可以永久性地免费用电，而且像是芯片、手机、汽车甚至是水果蔬菜等等所有在生产中需要使用能量的消费品，它们的价格很有可能都会大幅下降。
说到这里，就要提到中国这一次成功放电的环流器二号M装置了。这是我国目前规模最大、参数最高的托卡马克装置。
这一次环流器二号M装置的成功放电，并不意味着我们国家的核聚变反应炉可以用来发电了，但是它为今后真正具有实用意义的托卡马克装置打下了基础。
值得一提的是，中国环流器二号M装置按照目前的规划，我们人类大约会在2030年左右，将建成具有发电演示功能的核聚变工程反应堆，而在2050年前后有望建成核聚变发电站的原型。
“无限能源”？可能没戏
不知道你注意没有，可控核聚变这个新闻经常和“登月”放在一起说。可不是最近就这两个科技大事，因为它们其实是一回事。
咱们登月不仅仅是“彰显实力”那么简单。从目前人类物理技术来看，可控核聚变最好的材料是氦3，它是氦气的同位素，它没有放射性使用上要比氚安全。
遗憾的是地球上氦3的储量极少，月球上反而多得很，根据测算有120万吨之巨。更为诱人的是我国这样的世界第一工业国如果电力绝大部分都来自于可控核聚变，一年只需8吨的氦3就足够用了，全世界为100吨，月球的储量可以用一万年。
按照理论，可以一劳永逸的解决地球能源需求量的问题！而且将来应用的结果就是工农业生产“零电价”，有了可控核聚变能量储存器的交通工具理论上来说在太阳系内想去哪就去哪。
然后人类所有关于“能源”的问题就一劳永逸的解决了？
说到这，笔者个人突然想到一个理论，是计算机领域的“安迪-比尔定率”。
都知道计算机界有一个“摩尔定律”，就是芯片上可容纳的晶体管数目，每18个月便会增加一倍，计算机的性能也将提升一倍。那这么不断地翻倍，电脑速度会不会快得飞起来呢，然后就不用在发展了？
不可能，为啥？
因为软件越来越大，越来越复杂，软件的复杂性把硬件速度提高的那部分给吃掉了。所以，IT界就半开玩笑地总结出这么一个“安迪-比尔定律”。
安迪是谁啊？安迪是原英特尔公司CEO安迪·格鲁夫。比尔是谁啊？比尔就是微软的创始人比尔·盖茨。安迪–比尔定律的意思是，英特尔公司的安迪·格鲁夫给我们创造的增量，被微软公司的比尔·盖茨拿走了，硬件给我们的，软件要把它拿走。
△安迪·格鲁夫和比尔·盖茨
如果把这个“安迪-比尔定律”放在可控核聚变技术上，很可能并不会出现“一劳永逸解决能源问题”这件事。人类一定会继续“作”，不断发明出更多的，更高耗能的设备来“吃掉”核聚变的能源。
这只是一个推测。你想啊，当年人类都烧木头，那么亚马逊雨林被发现之后，对当时来讲一劳永逸的解决了能源问题了？那就没有煤炭什么事了。
正因为木柴太多多了，就不用省着用了，“更狠”的蒸汽机被发明出来了，木材不够用了。
同样的道理，煤炭、石油、页岩气、可燃冰、核电站，到现在的可控核聚变。哪一个新的能源技术在发明之初都是“科幻级黑科技”。
之所以我猜即使可控核聚变+氦3也不会满足人类对于能源的要求，主要是因为要给“可控黑洞、曲率引擎”这些科幻玩意留出空间不是。
你说是吧。
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