朋友們，大家好！你能想象沒有超導托卡馬克和雷射點火裝置，就可以直接使用“**點火氫聚變發電嗎？一家英國創業公司，新生小牛，不怕老虎，正在開展這一驚人壯舉，並得到了諾貝爾物理學獎得主、首席科學顧問等一眾大佬的支援。 最讓人意外的是，這種看似極其“原始”的點火方式，竟然產生了可檢測的聚變反應，不得不說腦洞已經不夠用了，下巴都快脫臼了。 今天，我們就好好休息一下，這個奇怪的核聚變，看看它是如何被點燃的，以及是否有可能成功！
為了讓大家更容易啃出背後的硬骨頭，我們先鋪路，普及一下核聚變發電的主要知識點。 首先，你可以想象一下，你拿兩塊磁鐵，把它們同極性的末端靠得更近，離得越近，排斥力就越大，理論上無論你用多大的力，都不可能讓它們完全接觸。
那麼核聚變呢？也就是說，你拿兩個原子核，使它們彼此靠近，因為原子核帶正電，它們也會相互排斥，而且你離得越近，排斥力就越大。 但原子核並不像磁鐵那樣堅硬，它們更懂時代，如果你強到非要讓它們靠攏，它們也會找到自己的腳步，瞬間改變主意，乾脆融合在一起形成另一種元素，但是它們會失去一小部分質量， 根據愛因斯坦的質能方程 e=mc 2，它將以大量能量的形式釋放。
將兩個原子核結合在一起的力量叫做強強，只在很小的範圍內發揮作用，這就像男女之間的愛情，本來是一片人海，路過，遠方，孤身一人，但一旦達到強效的範圍，不管是偶然相遇， 或被媒人強強匹配，你們會暗暗產生感情，轉抗為歡迎，嗖嗖地投入對方的懷抱，釋放出激烈的愛情火花。同時，你也會改變你的本性，從單身女生，走向幸福的家庭，這就是核聚變，如果沒有第三方介入，讓你發生核裂變，你們就會被愛的力量永遠鎖在一起，直到地球荒涼，時間遙遠， 宇宙已經死了。
所以核聚變，顧名思義，就是把原子核聚集在一起，發生變化。 說真的，因為原子核是帶正電的，它們被庫侖力相互排斥，而且力的範圍很小，要讓兩個原子核接近這個範圍是非常困難的，在常規條件下是不可能的，這就是你們存在的原因，我們世界存在的根本原因， 如果兩個原子核能夠隨便結合，那麼整個宇宙很快就會全部粘在一起，世界上就不會再有東西了。
那麼究竟如何讓兩個原子核相互接觸呢？一種方法是將物質加熱到非常高的溫度，使原子核和電子分離，形成等離子體，內部的原子核就有機會相互靠近，只要溫度、密度和維持時間合適，總會有一些原子核有機會融合在一起，釋放出巨大的能量， 從而加速更多的原子核，最終形成可以維持自身的核聚變反應。
這是發生在太陽和其他恆星內部的核聚變，它利用巨大的引力將等離子體包圍起來，創造乙個高溫、高壓的環境，使質子（原子核）有機會融合並釋放出源源不斷的能量流。
被認為是最有前途的人造太陽能托卡馬克裝置也採用了這一原理，但科學家不能利用重力，而是利用磁場將等離子體包圍起來，這稱為磁約束，因此托卡馬克裝置最重要的引數是大變化的三乘積——溫度的乘積， 密度和約束時間，需要達到每秒3x10 2.1萬電子伏特立方公尺才能實現商業核聚變。
所以你只看溫度是沒有用的，美國和日本的托卡馬克在 5 年代達到了 1990 度2億度，未發生聚變反應;只看禁閉時間也沒用，中國東方超環在2024年創下了1056秒的世界紀錄，而且因為溫度只達到了0，所以沒有發生聚變反應7億千瓦時。 事實上，目前最高的托卡馬克三重產品的記錄是由日本JT-60U在2024年創造的，153x10 21 kElectronV·s 立方公尺。 目前，實現三乘積的唯一設計要求是國際熱核聚變設施（ITER），這可能要到2024年之後。
但這種方法能否成功還不得而知，因為這三個條件是非常微妙地聯絡在一起的，要使托卡馬克平衡執行是非常困難的，如果不注意等離子體，它就會分散，所以你看到，如果溫度高，禁閉時間就會很短， 而且如果禁閉時間長，溫度也不會很高，而要增加三乘積，就得燒很多錢，燒超導磁鐵，燒電費，就算燒錢，也未必能看到預期的效果。
比如中國東方超環有這麼強的磁場，中心等離子體的密度只有2 10 19電子立方公尺，差不多相當於乙個保溫瓶的真空度，而與太陽中心150噸立方公尺的密度相比，不知差了多少萬億倍。
美國、日本、歐洲在2024年代達到了托卡馬克的頂峰，意識到只有建造更大的裝置才能點燃氫聚變，但乙個國家顯然沒有那麼多錢可以燒，於是聯手建造了國際熱核聚變裝置，後來中國和南韓也加入了， 此時超導和磁體技術也取得了長足的進步，兩國建造了兩個更先進的托卡馬克裝置，東方超環和KSTAR，為ITER提供實驗和技術支援，可控核聚變技術也得到了快速發展，並儲備了大量人才，為未來ITER一旦成功奠定了基礎， 它將很快轉化為生產力。今年10月，更先進的日本JT-60SA也建成並開始實驗。
使原子核更緊密的另一種方法是將它們像太陽一樣壓縮在一起，這稱為慣性約束。 2024年代，美國看到托卡馬克真的沒用，也沒什麼可做的，於是建造了雷射裝置——國家點火裝置，希望通過雷射壓縮將原子核聚集在一起，點燃氫聚變。 這裡簡單解釋一下為什麼用氫氣代替其他碳、氧什麼的，因為氫原子核只有乙個質子，排斥力較弱，更容易靠在一起，而其他的都得是上億攝氏度和數十億度的高溫，這在現有技術下幾乎是不可能實現的。
從去年底到現在，國家點火裝置已經點火了4次氫聚變，並獲得了膠囊處的淨能量增益，可以說實現了從零到一的突破。
具體方法是利用強大的雷射同時從各個方向向核燃料射擊，壓縮內爆，產生高溫高壓，使原子核彼此靠得更近，這樣更容易融合在一起，簡單而粗糙。 在取得突破後，美國本月宣布在全國範圍內建立三個聚變能源研究中心，匯集數十家科研機構和能源公司的力量，全力開展雷射聚變研究，並開始另闢蹊徑，希望最終建成核聚變電站。
現在總結一下，我們講到了核聚變、磁約束、慣性約束以及核聚變發電研發的主線，這幾乎是我們普通人應該了解的，人工太陽能核聚變發電的主要知識點，然後談談英國奇怪的核聚變， 你必須在幾分鐘內理解它。
這種奇怪的“**點火方式類似於雷射點火，但與雷射點火**無關。 這家英國初創公司名為First Light Fusion，其創始人兼首席執行官是尼克·霍克（Nick Hawker），他的想法是用彈丸而不是雷射擊中核燃料艙，將其壓縮並內爆，點燃氫聚變。
具體來說，一次光聚變的方法就是將彈丸加速到極高的速度，並擊中反應室中乙個稱為“放大器”的立方體，因為衝擊波是非線性的，它可以通過表面反射，通過介質，以及它自身的相互作用來增強和聚集，最終轉化為更強大的衝擊波，擊中核燃料堆芯， 導致其內爆並點燃氫聚變。
更具體地說，從圖中我們可以看到，放大器與放置核燃料艙的國家點火裝置中的環形裝置相似，兩者的大小大致相同，只是環形是圓柱形的，放大器是乙個邊長為1厘公尺的立方體。 環形的核燃料艙是球形的，放置在中間，放大器中的核燃料艙是較小的立方體形狀，放置在放大器的一側。
更具體地說，初級熔融的熔化裝置高15公尺，下面有乙個圓柱形的反應室，裡面裝滿了液態鋰，上面只有乙個小孔。 帶有燃料的放大器被推入管道，自由落體進入反應室，高速彈丸通過同一管道進入，追上彈丸，擊中點火裝置，引爆膠囊，釋放巨大的能量，加熱液態鋰，通過交換器將熱量傳遞給水，產生蒸汽，推動渦輪機發電。 是不是有點像內燃機的點火？
這個過程每30秒重複一次，相當於引爆微小的氫彈發電，而Primal Fusion的目標是建造一座150兆瓦的核聚變發電廠，成本不到10億美元。
怎麼樣，你明白嗎？PPT畫起來容易，但做起來肯定很難，而且和國定點火裝置一樣，雷射點火有兩個難點，雷射脈衝變化小，燃料艙缺陷小，可導致不完美內爆，從而導致核聚變失效。 一次光聚變的點火也存在兩個難點，乙個是彈丸速度，另乙個是放大器的設計，尤其是放大器的設計是關鍵，第一次光聚變會被列為極其機密，目前沒有更多的資訊可以透露， 只不過它是借鑑了螳螂蝦螯的原理，通過塌陷的空化作用產生衝擊波，這**是乙個具體的過程，朋友們可以認真看看。
彈丸速度方面，2024年11月，楚光聚變借助兩級**裝置將氫氣壓縮到10000個大氣壓，推動彈丸加速到每秒7公里，是音速的20倍以上。 據說，在這次實驗中，產生了可探測到的核聚變反應，得到了許多大佬的支援，包括美國能源部前部長、2024年諾貝爾物理學獎得主朱棣文、著名等離子體物理學家史蒂文·羅斯、英國前首席科學顧問大衛·金爵士等。 等，並已與英國能源署簽署協議，建造核聚變裝置。
然後他們的計算表明，為了實現淨能量增益，彈丸需要達到每秒60公里的速度。 目前，他們已經建造了第三代裝置“3號”，它可以利用電容器放電產生的磁場在百萬分之一秒內將彈丸加速到每秒20公里。 下一代“四號”將成為世界上最大的脈衝發電機，可以將彈丸加速到每秒60公里，如果這樣的速度發射到大氣層外，彈丸將在不到兩個小時的時間內到達月球，這可以說是天壤之別，與現在最強大的太空飛行器需要的幾天相比，可以說是天壤之別。 目前類似裝置的記錄是由美國桑迪亞國家實驗室在2024年創下的，Z機器每秒45公里，該裝置也被用於研究慣性聚變。
所以雖然這種奇異的核聚變看起來很奇妙，但是在科學原理上卻沒有問題，反正就是想辦法把兩個原子核融合在一起，組成乙個新的家族，殺豬殺屁股，各有各的殺傷方式，能不能成功，我們只能等時間去檢驗了。
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