: → noonee:我知道的有两家在做 一家是搞一狗票雷射集中一个点 04/23 23:49
: → noonee:另一家是搞强磁场 把重水加紧 04/23 23:50
: → noonee:哪一家比较有望？我认识的人说搞磁场的那家比较有希望 04/23 23:50
不是两家在做，是两条技术路线
分别是“磁约束”和“惯性约束”
1.磁约束就是用磁场把电浆给拘束起来
详细过程请看以下影片(这是TED的演讲，不知有没有找的到中文版)
https://www.youtube.com/watch?v=2m9kC1yRnLQ
磁约束比较好做，现在做相关研究的国家几乎都在研究这个
(包含在自家车库做的也是做这种)
国际合作的ITER也是走这技术路线，磁约束都是采用托克马克装置
这东西讲简单一点就是一个大线圈，用线圈产生磁场来拘束核融合
反应产生的电浆(电浆温度有几亿度)
补充一下，目前维持最长时间的世界纪录是360秒
2.惯性约束就是用大能量的雷射集中照射一个点，产生瞬间能量爆发
详细过程请看以下影片
https://www.youtube.com/watch?v=yixhyPN0r3g
惯性约束，只有一个国家的研究设施在做，就是美国的NIF(国家点火设施)
最大的技术门槛是雷射技术，这项技术门槛高到全世界没几国家个有能力做
NIF是用192门雷射发射器，在几十亿分之一秒的误差内射向一个几公厘大小
的胶囊，雷射总能量达到1.8兆焦耳
NIF的雷射功率是目前全世界最高的，就知道这门槛高到什么程度了
而照射精度，就是你从台北丢一个棒球，准确丢到在屏东的补手手套上
就算雷射功率达到了，精度要求也让不少国家做不下去
再补充一下，核融合也是会有核废料问题存在
主因是核融合过程产生的中子撞击反应炉，时间一长，反应炉就会带有反射性
不过这衰变期很短的啦，之前看资料衰变期约15年左右
等于放著不管他15年后就没幅射了
(只是反核团体八成还是会出来吵就是了)
下面这部份是从大陆ID叫"电网"的作者写的文转过来的，部份内容有讲到
中国的EAST我就砍掉了，顺便把一些用词换成台湾用词
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1939年，美国物理学家贝特通过实验证实，把一个氘原子核用加速器加速
后和一个氚原子核以极高的速度碰撞，两个原子核发生了融合，形成一个
新的原子核——氦外加一个自由中子，在这个过程中释放出了17.6兆电子
伏的能量。这就是太阳持续45亿年发光发热的原理。早在1933年，核融合
的原理就被提出，而5年后，改变世界格局的核分裂才被发现。
核融合反应堆的原理很简单，很好理解，只不过实现起来对于当时的人类
技术水准，几乎是不可能的。
第一步，作为反应体的混合气必须被加热到电浆状态——也就是温度足够
高到使得电子能脱离原子核的束缚，原子核能自由运动，这时才可能使得
原子核发生直接接触，这个时候，需要大约10万摄氏度的温度。
第二步，为了克服库伦力，也就是同样带正电子的原子核之间的斥力，原
子核需要以极快的速度运行，得到这个速度，最简单的方法就是"继续加温"
使得布朗运动达到一个疯狂的水准，要使原子核达到这种运行状态，需要
上亿摄氏度的温度。
氚的原子核和氘的原子核以极大的速度，发生碰撞，产生了新的氦核和新
的中子，释放出巨大的能量。经过一段时间，反应体已经不需要外来能源
的加热，核融合的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要氦原子核
和中子被及时排除，新的氚和氘的混合气被输入到反应体，核融合就能持
续下去，产生的能量一小部分留在反应体内，维持连锁反应，大部分可以
输出，作为能源来使用。
看起来很简单，但有一个问题，你把这个高达上亿摄氏度的反应体放在哪
里？迄今为止，人类还没有造出任何能承受1万摄氏度的化学结构，更不要
说上亿摄氏度了。这就是为什么氢弹已经制造了50年后，人类还没能有效
的从核融合中获取能量的唯一原因。
好了，人类是很聪明的，不能用化学结构的方法解决问题，我们就用物理
的试验一下。早在50年前，两种约束高温反应体的理论就产生了，分别是
惯性约束和磁力约束。
惯性约束是把几毫克的氘和氚的混合气体装入直径约几公厘的小球内，然
后从外面均匀射入雷射，球面内层因而向内挤压。球内气体受到挤压，压
力升高，温度也急剧升高，当温度达到需要的点火温度时，球内气体发生
爆炸，产生大量热能。这样的爆炸每秒钟发生三四次，并持续不断地进行
下去，释放出的能量就可以达到百万千瓦级。
另一种就是磁力约束，由于原子核是带正电的，那么我的磁场只要足够强
大，你就跑不出去，我建立一个环形的磁场，那么你就只能沿着磁力线的
方向，沿着螺旋形运动，跑不出我的范围，而在环形磁场之外的一点距离
，我可以建立一个大型的换热装置（此时反应体的能量只能以热辐射的方
式传到换热体），然后再使用人类已经很熟悉的方法，把热能转换成电能
就是了。苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出的这种方法相对于惯性约束，目
前世界受控核融合研究，主要集中在这个领域上。
托克马克
实现磁力约束，需要一个能产生足够强的环形磁场的装置，这种装置就被称
作"托克马克装置"(TOKAMAK，也就是俄语中是由"环形"、"真空"、"磁"、"线圈"
的字头组成的缩写)，早在1954年，在原苏联库尔恰托夫原子能研究所就建造
了世界上第一个托克马克装置。
要想能够投入实际使用，必须使得输入装置的能量远远小于输出的能量才行
我们称作能量增益因子——Q值。当时的托克马克装置是个很不稳定的东西，
搞了十几年，也没有得到能量输出，直到1970年，前苏联才在改进了很多次
的托克马克装置上第一次获得了实际的能量输出，不过要用当时最高级设备
才能测出来，Q值大约是10亿分之一。
别小看这个十亿分之一，这使得全世界看到了希望，于是全世界都在这种激励
下纷纷建设起自己的大型托克马克装置，欧洲建设了JET，苏联建设了T20(后来
缩水成了T15，线圈小了，但是上了超导)，日本的JT-60和美国的TFTR（托克马
克核融合实验反应器的缩写）。
这些托克马克装置一次次把能量增益因子（Q）值的纪录刷新，1991年欧洲的
JET实现了核融合史上第一次氘－氚运行实验，使用6：1的氘氚混合燃料
，可控核融合反应持续了2秒钟，获得了0.17万千瓦输出功率，Q值达0.12。
1993年，美国在TFTR上使用氘、氚1：1的燃料，两次实验释放的聚变能分
别为0.3万千瓦和0.56万千瓦，Q值达到了0.28。
1997年9月，欧洲的JET创1.29万千瓦的世界纪录，Q值达0.60，持续了2秒。
仅过了39天，输出功率又提高到1.61万千瓦， Q值达到0.65。
三个月以后，日本的JT－60上成功进行了氘－氘反应实验，换算到氘－氚反应
，Q值可以达到1。后来，Q值又超过了1.25。这是第一次Q值大于1，尽管氘-氘
反应是不能实用的（这个后面再说），但是托克马克理论上可以真正产生能量了。
"超脱卡马克"装置
什么是"超脱卡马克装置"呢？回过头来说，托克马克装置的核心就是磁场，
要产生磁场就要用线圈，就要通电，有线圈就有导线，有导线就有电阻。托克马克
装置越接近实用就要越强的磁场，就要给导线通过越大的电流，这个时候，
导线里的电阻就出现了，电阻使得线圈的效率降低，同时限制通过大的电流，
不能产生足够的磁场。托克马克貌似走到了尽头。
幸好，超导技术的发展使得托克马克峰回路转，只要把线圈做成超导体，理论
上就可以解决大电流和损耗的问题，于是，使用超导线圈的托克马克装置就诞
生了，这就是超脱卡马克。目前为止，世界上有4个国家有各自的大型超脱卡马克
装置，法国的Tore－Supra，俄罗斯的T-15，日本的JT-60U，和中国的EAST。
混合燃料和燃料的来源
核融合的消耗的燃料是世界上十分常见的东西——氘，也就是重氢。新的问题出
现了，仅仅有氘还是不够的，尽管氘-氘反应也是氢核融合的主要形式，但我们人
类现有条件下，根本无法控制氘-氘反应，它太猛烈了，所需要的温度要高得多，
除了在实验室条件下一次性的实验外，很难让它连锁反应下去——那是氢弹一样
的威力。还好，人们发现了氘-氚反应的烈度要小很多，它的反应速度仅仅是氘-氘
反应的100分之一，而点火温度反倒低得多，很适合人类现有条件下的利用。
一个问题接着一个问题，氚不同于氘，在地球上几乎没有，现在人类的氚都是人工
制造而非天然提取的，人们通常是用重水反应堆在发电之余人工制造少量的氚
它是地球上最贵的东西之一，一克氚价值超过30万美元。这么贵的原料，显然是无
法接受的，幸好上帝给人类又提供了一种好东西——锂，锂的2种同位素在被中子
轰击之后，就会分裂，他们的产物都是氚和氦，目前为止人类在重水堆中制造氚
，用的就是将锂靶件植入反应堆的方法。
回核融合上，氚和氘反应后，除了形成一个氦原子核之外，还有一个多余的中子，
并且能量很高。好了，我们只需要在核融合的反应体之内保持一定比例的锂原子核
浓度，那么核融合产生的中子就会轰击锂核，促使锂核分裂，产生一个新的氚，这
个氚则继续参与氚-氘反应，继而产生新的中子，链式反应形成了。所以，理论上
我们只需要给反映体提供两种原料——氘和锂，就能实现氘-氚反应，并且维持它
的进行。
这两种原料还是比较容易取得的，氘在海水中的含量还是比较高的，我们只需要通
过精馏法取得重水，然后再电解重水就能得到氘。而锂的资源总量虽然不如氘多，
但是更容易取得一些，一方面海水中就包含足够的氯化锂，分离出来即可。另一方
面，碳酸锂矿也不是稀有资源，更容易获得。
ITER
说到超托卡马克，必须提到，2005年正式确定的国际合作项目ITER，也就是国际热核
实验反应堆的缩写，这个项目从1985年开始，由苏联、美国、日本和欧共体提出，
目的是建立第一个试验用的聚变反应堆。注意，ITER已经不是托克马克装置了，
而是试验反应堆，这是一大进步。最初方案是2010年建成一个实验堆，
实现1500兆瓦功率输出，造价100亿美元。
没想到因为各国想法不同，苏联解体，加上技术手段的限制，一直到了2000年也没
有结果，其间美国干脆拍屁股走人——不干了，ITER陷入了胎死腹中的危险。
直到2003年，能源危机加剧，各国又重视起来，首先是中国宣布加入了ITER计划，
欧洲、日本和俄罗斯自然很高兴。没几天美国也宣布重返计划。紧接着，有点银子
又有点基础的韩国和印度也凑了进来，ITER红红火火，重张大吉。
2005年ITER正式开始，地点在法国的卡达拉申，基本设计不变，力争2015年前全面
完成，造价120亿美元，欧盟出40%，法、中、日、美各出10%，剩下的想让别人平摊
，韩国印度不干，力争让俄国也出10%，自己出5%。
ITER凑巧是拉丁语"道路"，可见大家对这个东西抱有多大的希望。很有可能，她
就是人类解决能源问题的"道路"。如果ITER能成功，下一步就是利用ITER的技术
，设计和建造示范商用堆，到那时，离真正的商业核融合发电就不远了。但是ITER
建设中，还有大量的技术问题需要解决，需要有一个原型可以参考，在此基础上，
各国的先进超托卡马克装置就成了设计ITER的蓝本。
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