英國核聚變技術距離1億度只差一年？

01-27

就在4月28日，英國能源界傳出一則令人興奮的消息：位於英國牛津的托卡馬克能源公司Tokamak Energy Ltd，建造出了最新式的可控核聚變反應堆，代號ST40。讓這家公司自信滿滿的是，預計今年秋，這個核聚變裝置將要產生1500萬°C的高溫，就跟太陽核心溫度一樣。

消息源：http://www.tokamakenergy.co.uk/first-plasma-in-new-reactor-brings-the-uk-a-big-step-closer-to-fusion-energy/

這還不夠，下一個目標到明年2018年將產生1億°C的極高溫度。要知道，一旦達到這個重要閾值，自然排斥的帶電粒子才能被強壓在一起，從而誘發真正意義上的可控聚變反應。這意味著商業上可行的核聚變能量，真的可以在托卡馬克式核聚變技術誕生了。

問題來了一連串：這家公司是在「放衛星」嗎？可控核聚變搞了那麼多年，真的要實現了嗎？為什麼科學家這麼迷戀核聚變？

先來說說核聚變。兩個較輕的原子核聚合為較重的原子核，產生巨大能量，這就是核聚變。太陽就是最典型的核聚變，氫彈也是，這個過程跟原子彈爆炸過程正好相反，前者是核聚變，後者是核裂變。就清潔環保、原料儲量方面來看，核聚變遠遠優於核裂變，它產生的核廢料半衰期極短，維護成本很低，安全性更高，聚變原料可以直接從海水提取，巨量的氘氚原料可以說是取之不盡、用之不竭的。所以呢，這是眾多科學家的最愛。

但從核聚變的原理變成可控核聚變的技術應用，這中間的困難可就不是把原子彈改裝成核電站那麼容易了。有人會問：氫彈不是早在60年前就研製出來了嘛？把氫彈改造成核聚變反應堆不就行了嘛？其實呢，氫彈的爆炸只是人類製造了不受控制的核聚變，但距離真正意義上的有效控制聚變過程，還差得遠！要想讓核聚變能量被有效利用，關鍵要控制好三個因素：溫度、速度、規模，這樣才能保證持續、平穩、安全的釋放能量。

科學家把這種能夠控制得了的技術，叫做可控核聚變技術。目前主要有三種：超聲波核聚變、激光約束（也叫慣性約束）核聚變、磁約束核聚變（也叫托卡馬克式，Tokama從俄語токамак轉譯的，由四個首字母拼寫而成：環形toroidal、真空室kamera、磁magnit、線圈kotushka）。

看得出來，這三種方式主要目的，都是為了控制和約束核聚變過程，尤其是產生的超高溫，因為一般意義上的物質和手段，都是沒法控制1500萬°C，更別說什麼1億°C了。

目前激光約束和磁約束是主攻方向，美國能源部所屬的勞倫斯利福摩爾國家實驗室（就是跟洛斯阿拉莫斯實驗室一起承擔美國核武器研發的兩大實驗室），採用的就是激光約束來研製核聚變，當然還在上下求索中。

還是磁約束廣為科學家們推崇（這跟《三體·黑暗森林》里丁儀說的「托卡馬克方式是一條死路」剛好相反，呵呵）。總投資高達160億歐元的國際熱核聚變實驗反應堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，簡稱ITER），就是一座世界最大的實驗性托卡馬克核聚變反應堆。包括中國、歐盟、美國、日本、俄羅斯在內的7個主要出資方共同創建，預計2019年組裝完成。

目前最新進展是2016年12月，由中核集團西南物理研究所研發的最核心部件——需要能夠承受超過太陽核心溫度的D型環內壁材質，現已送到工地現場進行實測。要知道現階段，許多托卡馬克裝置能產生核聚變反應，但只能很短時間就必須關停，以避免機組被毀。內壁材質，是托卡馬克是否具有商用價值的關鍵，可以說這是中國在可控核聚變領域的突出貢獻。

說了這麼多背景知識，再回到文章開頭，英國傳出的令人興奮的消息，這家名字就叫托卡馬克的能源公司放出了狠話，準備今年秋季要把自己的托卡馬克裝置調試到能夠產生1500萬°C的程度，這也就是太陽內核產生核聚變的溫度，而且給出了未來市場應用時間表：2018年達到1億溫度，2025年核聚變發電試驗測試，2030年實現商業應用。

我抱著極大興趣翻看了這家公司官網以及相關消息鏈接，最想知道他們是怎樣控制1500萬°C甚至是1億°C的？最終我只看到一句：原文是Tokamak Energy aims to accelerate the development of fusion energy by combining two emerging technologies – spherical tokamaks and high-temperature superconductors.翻過來就是「托卡馬克公司通過兩項新技術——球形托卡馬克和高溫超導體，以此加速核聚變能源發展。」然後呢？就沒有下文了。

也許是涉及核心技術機密？還是關鍵技術論文我沒找到？當然這都有可能，不過我還是想追問一句：非同尋常的技術攻關，更需要非同尋常的栗子。請問這個最關鍵的??呢？

發條叫人咂舌的消息很容易，研製出一項神技術卻很難，很難。何況這項技術一旦成功突破將意味著什麼？！這就是人類文明的第二次文藝復興，人類科技實質性飛躍。因為從近到地球所有能源問題，遠到近光速飛行和星際殖民，本質上都需要一場能源革命，徹底顛覆現有能源技術、宇航動力的神技術才能現實，而真正意義上的可控核聚變技術，正是人類最有望夠得著的神技術。