說說可控核聚變和中國

　　簡單說說核聚變

　　其實真要用語言來描述核聚變，那也并不復(fù)雜——幾個小的原子核合并成為一個大的原子核，這就叫聚變了。反之，就是核裂變。因為原子核中蘊含著巨大的能量，這種變化引發(fā)的中子和電子的釋放也就表現(xiàn)為巨大能量的釋放。因為其原理和太陽發(fā)光發(fā)熱的原理很相似，所以我們在了解它的時候也經(jīng)常能看到諸如“‘人造太陽’技術(shù)獲得突破”這樣的文字。

　　那么這個“巨大能量”究竟有多么巨大呢？一般來說人們希望能用氘、氚這樣的輕原子核結(jié)合成氦這樣的重原子核。30毫克的氘通過聚變可以產(chǎn)生相當(dāng)于300升汽油的熱能，1千克氘就足夠讓千家萬戶用電了?？梢?，核聚變能夠產(chǎn)生的能量是何等巨大。

　　更重要的是，氘這種東西可不怎么稀罕，從水里頭就能夠提取出來了。不往遠處看，海水就是提取氘的主要源頭。這樣也就是說，只要我們能夠掌握核聚變技術(shù)，就幾乎有了取之不盡的能源。據(jù)說光是海水里就存在有45萬億噸的氘，可想而知這能夠解決多大的危機。

　　我們看到“核反應(yīng)”三個字肯定馬上就會想到切爾諾貝利、福島這些關(guān)鍵詞，感到十分可怕，其實大可不必，因為可控核聚變是非常潔凈、安全的。據(jù)了解，一旦反應(yīng)出現(xiàn)異常，其溫度會立刻下降，然后反應(yīng)也就將自動停止。

　　然而光是知道這原理可遠遠不夠，否則那么科學(xué)工作者就不會前仆后繼地在這上頭殫精竭慮了。

　　難上加難

　　如果僅僅是在一般的條件下，核聚變是根本不會發(fā)生的。我們?nèi)祟愐膊皇遣荒軐崿F(xiàn)核聚變，那個玩意兒叫氫彈，但這是不可控的。這種要將核聚變轉(zhuǎn)化為能讓人類受益的核反應(yīng)，我們就必須實現(xiàn)可控核聚變。然而要實現(xiàn)這些，太難了。

　　太陽發(fā)光發(fā)熱，那是有1500萬度的高溫加上2000億個大氣壓把氫聚變成為氦，可見所謂的“一定條件”大抵是指超高溫和超高壓。這樣，原子核的運動才能夠異常劇烈，才有可能克服靜電斥力，達到聚合距離（原子尺度的十萬分之一）?？墒沁@個要求對于我們來說太苛刻了，那樣的高溫和高壓，難以達到。氫彈之所以能實現(xiàn)，還得多虧有原子彈作為“扳機”，讓后者的爆炸瞬間達到聚變條件，這才能釋放出更大的能量。

　　于是乎我們就有了兩個最大的難題：怎么加熱到那么高的溫度？用什么來裝那么高溫的東西？

　　如今科學(xué)家們提出的已經(jīng)被廣泛認可的有兩種辦法：慣性約束要求將聚變?nèi)剂戏胚M彈丸中，然后高能激光照射彈丸使得溫度瞬間飆升。彈丸燒毀后聚變?nèi)剂媳幌騼?nèi)擠壓。磁約束辦法則用磁場來束縛已經(jīng)成為等離子體的聚變?nèi)剂?，讓它懸空，不和容器接觸。

　　可以看出來，兩種辦法各自在解決兩大難題的其中一個上很有優(yōu)勢。然而問題是，慣性約束核聚變解決了高溫的問題，卻找不到能容納燃料的容器；磁約束解決了容器材料的困擾，但懸空且還在高速旋轉(zhuǎn)的材料卻很難被聚焦點火。

　　中國的成就

　　說了那么多可控核聚變的困難之處，那么中國的技術(shù)突破到底在哪里呢？簡單來說就是材料。

　　據(jù)了解，如果要制造適用于可控核聚變的合格的容器，其材料就需要承受每平方米4.7兆瓦的熱量——普通的鋼鐵只要一瞬間就會被融化了。中國的科學(xué)家研發(fā)出了一種特殊高純度金屬鈹、銅合金、不銹鋼組成的三明治結(jié)構(gòu)，并用新工藝將這三種材料緊密結(jié)合在一起。測試中，這樣的材料所經(jīng)受住的高溫甚至比標(biāo)準(zhǔn)還要高20%。

　　如果材料的問題真的得到了解決，那么上文中我們所說的兩種方案之間的矛盾就將不復(fù)存在。這次技術(shù)突破的意義，絕對不可謂不重大。

　　另外，我們也不可以忽略中國今年八月在磁約束（也叫托卡馬克裝置）上獲得的技術(shù)突破。在此之前使用磁場束縛等離子體的方案雖然解決了容器的困擾，但等離子體卻“如烈馬般”難以控制。然而中國的科學(xué)家卻實現(xiàn)了將等離子體控制在一個高效的穩(wěn)定態(tài)上，運行持續(xù)時間達到分鐘級別。

　　兩種最可行的方案，中國都已經(jīng)有了各自的突破?？梢哉f，核聚變方面的研究我們已經(jīng)是走在了世界前列。

　　可控核聚變還有多遠

　　即使我們在今年內(nèi)連續(xù)取得了兩項巨大的技術(shù)突破，但需要意識到的是真正的可控核聚變離我們還很遙遠?？煽睾司圩兊膽?yīng)用何時能夠到來，最樂觀的估計也是25年后。畢竟我們?nèi)祟惉F(xiàn)在就連技術(shù)路線都還沒有確定，距離實際應(yīng)用那就更遠了。

　　從某種意義上說，我們也可以說實現(xiàn)了可控核聚變，但是如今的技術(shù)水平，還難以做到總能量輸出大于能量輸入。畢竟研究核聚變的目的是要解決能源問題，不能實現(xiàn)輸出＞輸入，那都算不得成功。

　　盡管前路艱難，我們都注定要將核聚變技術(shù)繼續(xù)研究下去。這依靠的是大量的成本的投入，但只要真正成功了，那就是不計其數(shù)的回報。

　　好在困難即便巨大，科學(xué)家們也并不認為人類不能掌控核聚變，只是時間問題而已。那樣的話，我們就只能耐心地繼續(xù)等下去，直到開花結(jié)果的那一天了。