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第949章 聚变的两条路

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    「今天不讲公式推导,讲一件大家都听过,却很少有人真正说清楚的事。」
    讲台上的程教授关掉教室前排的灯,投影幕布亮起。
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    《聚变能源概论,第六讲:两条约束路线》。
    顾屿坐在三零七教室靠后的位置,手里还拿着上午没喝完的矿泉水。
    旁边的陈宁翻开笔记本,动作规整,连笔帽都摆在右上角。
    程教授抬起粉笔,在黑板上写下两个字。
    聚变。
    「很多人把聚变和裂变混在一起。裂变,是把一个重的原子核拆开。聚变,是把两个轻的原子核合在一起。」
    「它们都会释放能量,但逻辑不一样。」
    前排一名男生举手:「老师,是不是聚变更安全?」
    「这个问题不能只回答是或者不是。」程教授说,
    「聚变没有传统裂变反应那种持续链式反应,不存在反应失控后越烧越大的情况。但它也不是摆在客厅里的暖手宝,里面依旧有高温丶辐射丶材料损耗和燃料管理问题。」
    教室里有人笑了。
    程教授继续道:「可控聚变最常用的燃料,是氘和氚。氘在海水里能提取,氚则比较稀少。把它们加热到足够高的温度,让原子核有机会靠近并结合,释放出来的能量就能拿去发电。」
    「听着简单,难点只有一个。」
    他在黑板上画了一个圈。
    「你们得先把燃料烧到上亿度。」
    后排有人倒吸凉气。
    程教授放下粉笔:「别急着觉得夸张。温度到了这个程度,任何普通容器都会被直接烧穿。你总不能造一个锅,锅里的东西比锅本身热几万倍,还要求锅别漏。」
    顾屿抬了抬眼。
    这个说法倒是很接地气。
    「所以,人类目前主要在研究两条路线。第一条叫磁约束,第二条叫惯性约束。」
    投影上出现一张环形装置结构图。
    「先说磁约束。它的核心思路是,不让高温等离子体碰到容器壁。」
    程教授指着图上的环形真空室。
    「把燃料加热到极高温度后,电子和原子核分开,形成等离子体。这个状态下的物质带电,可以被磁场影响。科学家就用强磁场,把它限制在真空室中央。」
    程教授笑了:「说人话,就是用看不见的磁场,把一团高温燃料关在半空中,不让它乱跑,更不能让它碰墙。」
    教室里响起低低的议论声。
    「现在最常见的磁约束装置,叫托卡马克。它看着像个大圆环,里面有一圈又一圈磁体。磁场要足够强,真空要足够好,加热要足够稳定,控制系统还得反应足够快。」
    「因为等离子体不是死物。它会波动,会漂移,会突然不稳定。参数稍微出问题,前面加热半天的成果,可能几秒钟就没了。」
    顾屿拧开瓶盖,喝了一口水。
    这种工程难度,他并不陌生。
    真正棘手的技术,从来不是做出一版能跑的演示,而是让它连续稳定运行,让每一次故障都能被记录丶拆解丶修正。
    程教授切换下一页。
    「磁约束路线的优点,是可以朝着长时间稳定运行的方向推进。缺点也明显,装置非常复杂,对超导磁体丶耐高温材料丶控制系统和工程制造能力要求都高。」
    「老师,磁场那么强,会不会把人吸进去?」有女生问。
    「不会。」程教授答得乾脆,「磁场不是吸尘器。你要是能被它吸进去,那你先得是块超导材料。」
    教室里笑成一片。
    那女生也笑了,低头在本子上写了两行字。
    程教授等声音落下,翻到另一张图。画面中央是一个比指甲盖还小的圆球,外围分布着密密麻麻的发射装置。
    「第二条路线,惯性约束。」
    「它和磁约束完全不同。磁约束是尽量把高温等离子体困得久一点。惯性约束则是把反应压缩到极短时间里完成。」
    「怎么完成?」有人问。
    「用超高功率雷射,或者粒子束,从四面八方同时轰击一个极小的燃料靶丸。」
    程教授把靶丸图片放大。
    「靶丸里面装着氘和氚。雷射打上去后,靶丸外层先受热膨胀,内部会被反向挤压。只要压缩得足够均匀,中心温度和密度足够高,就可能触发聚变反应。」
    「这个过程持续多久?」顾屿前排的研究生问。
    「极短,通常按纳秒甚至更短的尺度计算。」
    有人没听懂。
    程教授补了一句:「一纳秒,是十亿分之一秒。你眨眼一次,它已经完成不知道多少轮了。」
    后排有人小声感叹:「这也太难控制了。」
    「是很难。」程教授点头,「所以惯性约束最怕不均匀。雷射打偏一点,能量分布差一点,靶丸形状有一点缺陷,最后压缩效果就会大幅下降。」
    「这类装置看起来很酷,但它不是开一枪就能稳定发电。你要让它变成真正的电站,意味着雷射系统要高频发射,靶丸要批量生产,能量转换效率还得算得过帐。」
    「否则你往里面投十块钱电,最后拿回两块钱热,剩下八块钱全在设备维护和电费帐单里。」
    有个男生忍不住接话:「那这不就是大型烧钱机器?」
    「目前很多实验装置,确实还没摆脱这个阶段。」程教授没有回避,
    「科研设备不怕花钱,怕的是花了钱以后连问题在哪儿都不知道。」
    顾屿听到这句,抬头看了一眼讲台。
    这教授说话挺实在。
    程教授又写下三个词。
    温度丶密度丶约束时间。
    「无论哪条路线,最后都绕不开这三个条件。温度够不够,燃料密度够不够,能维持多久。这三个指标共同决定了聚变能不能持续产生净能量。」
    「这也是为什么,聚变研究从来不是单点突破。你磁体做得好,材料不行,还是白搭。你雷射够强,靶丸做不好,也没用。你反应能发生,氚供应跟不上,电站照样建不起来。」
    「所以可控聚变不是一个物理问题,而是一整套工程问题。」
    他停了一下,目光扫过教室。
    「材料丶能源丶控制丶计算丶制造丶真空丶冷却丶燃料循环,哪个环节掉链子,项目都得停在原地。」
    坐在顾屿左边的学生翻着课程讲义,小声嘀咕:「那到底什么时候能用上?」
    程教授听见了,笑着问:「你想听官方版本,还是想听实验室版本?」
    「都想听。」
    「官方版本通常比较乐观,实验室版本通常比较诚实。」程教授说,
    「聚变离商业化还有很长的工程路要走。有人说二十年,有人说三十年,也有人说永远还要五十年。」
    他顿了顿,视线扫过教室里一张张年轻的脸。
    「但至于真正还要多少年,就看你们了。」
    教室里安静了两秒。
    程教授收起讲义,语气恢复平缓:
    「下次课讲聚变堆的材料问题。特别是第一壁丶偏滤器和氚增殖。别以为反应成功就万事大吉,真正难的往往是后面怎么把热带出来,怎么让设备活得久一点。」
    下课铃响起时,学生们陆续收拾东西。
    有人还在讨论雷射和磁场哪个更靠谱,有人抱着书往外走,准备赶下一节课。
    顾屿没有起身。
    他侧头看向陈宁,发现对方居然还在记笔记。
    笔记本上写得很乾净,磁约束丶惯性约束丶材料丶燃料循环,分成了几个小标题。
    顾屿有点意外:「你还真听进去了?」
    「课程内容有记录价值。」
    「都说可控核聚变永远五十年。」顾屿靠在椅背上,随口问,「你怎么看?」
    陈宁合上笔记本,停了两秒。
    「未必。」
    顾屿看着她:「你懂?」
    陈宁抬手,指了指自己的耳朵。
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