最近这段时间,戎评又仔细擦拭了书架中《人类简史》的几分拂尘。细细温习中,331页的一句话,不禁让人生出几分感悟:“工业革命的核心,其实就是能源转换的革命”。

一场来自东方的闪电,或许即将划破已混沌百年的天际...

1月17日,位于中国成都的中核集团核工业西南物理研究院内,我国首台30万千伏立式脉冲发电机组系统通过验收。

科技参数达到世界顶尖水准。

10秒放电功率,相当于装机容量30万千瓦的秦山一期核电工程。

相较于原有机组,此次这台新机组的释能功率相当于之前的3倍!

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完成验收的30万千伏安立式脉冲发电机组

当然,更为劲爆的还是中核工业聚变科学所副所长李强的官泄:

这台新装置,就是为中国大型可控核聚变装置“环流二号”(HL-2A)而配套设计的,并且在接下来可控核聚变实用化过程汇总,将为“关键技术”提供有力保障!

什么保障?

通俗的讲,它就是可控核聚变实用化过程中不可或缺的,集高储能、高放电任务于一身的“能量驱动器”。

其大致工作原理类似于普通电网中的“飞轮储能”,做一个不太恰当的比喻,就好比你把自行车架起来,用手驱动后轮自由旋转,这个时候就算“储能”了,然后你再把自行车放下来,后轮就会把地磨出一个黑色的轮胎印子,这就是释放能量了。

而“飞轮储能”的目的就是如此:

电力剩余的情况下,以电能驱动“电动/发电互逆式双向电机”的飞轮高速旋转,实现电能到机械能的转化,这就好比之前比喻中用手驱动自行车轮胎的“储能”。

而储存起来的“多余能量”,同样也能够依据人为意志,通过双向电机进行机械输出做功,这就好比之前比喻中后轮在地上磨出一个黑色的轮胎印子。

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显然,在明晰了其机械原理后我们可以很轻易的感知到:对于“发电”而言,飞轮储能相当重要!

道理很简单:

24小时用电有高峰有低谷,但是发电却不是水龙头,想开就开想关就关,如何处置特殊时间多余的电量以维持电网平稳、最大程度节约电能,飞轮储能必不可少。

普通电网尚且如此,发电效率更为庞大的“可控核聚变装置”,又该如何?

一台更为先进、承载能力更为强大的“核聚变专属飞轮”必不可少!

不过,或许看到这里有很多人奇怪了:

都说好马配好鞍,如今咱们“可控核聚变”的这匹马还未透露出最终消息的情况下,中核集团30万千伏立式脉冲发电机组这样一顶“金缕鞍”的横空问世,到底意味着什么?

或许,这样一匹必将变革世界,转折人类发展历程的“千里马”,正在加速奔来...

点燃新世纪的火种:可控核聚变装置

大约在170万年以前,中国云南元谋一带,还是一片森森郁郁的亚热带的草原和森林。

在一个雷电交加的盛夏夜晚,几名“元谋人”在划破天空的闪电和震彻天地的惊雷下,一如百万年来的祖先一般,瑟缩在山洞中默默的等待天明。

霹雳声响,一束闪电击中了洞口的大树,在短暂的惊慌啸叫后,腾腾的火焰如魔石一般,紧紧的吸引了猿人的眼球!

“他”壮着胆子迈出了第一步,在伸手拾起燃烧枯枝的那一刻,一个新的时代由此开启...

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人类学会了用火。

因为火,我们拥有了冬日的温暖

因为火,我们得以区别野兽的茹毛饮血而享用熟食

还是因为火,我们炼制了青铜、炼制了钢铁、制造了蒸汽机、内燃机,成功的从莽莽丛山的野兽,称霸地球甚至走向宇宙!

百万年来,为了维系“火”的使用,我们用木头烧火、用煤炭烧火、用石油、天然气烧火....

不过,虽然都是“烧火”,但引火的物质,却大不相同:

1kg干松木的热值,是19045KJ。

1kg标准煤的热值,是29307KJ

1kg原油的热值,是41816KJ

....

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事实如此,每一次“燃料”的能量密度提升,都意味着时代的进步,而每一次进步所带来的转变,都是人类文明的蜕变!

但是,正如木柴支撑不起蒸汽时代的能源需求密度,煤炭支撑不起电气时代的能源需求密度,在当前世界愈加庞大的高密度能源需求下,传统石化能源的不堪重负,正在动摇人类文明!

温室气体的大量排入,使得全球气候变暖问题日趋严重。

硫化合物的大量产生,使得大气污染、土壤污染成为发展路上不可回避的“死命题”!

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破解之路在哪里?更高能量密度的高能“燃料”。

1905年6月30日,德国科学期刊《物理年鉴》发表了一篇作者署名为“阿尔伯特.爱因斯坦”,论文名为《论动体的电动力学》的科学论文。

在这篇论文中,一个至今闻名遐迩,被誉为“最美科学公式”的真理,横空出世:E=mc²

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其中,E代表能量,单位是焦耳(J)。M是质量,单位是千克(Kg)。C是真空中光速(m/s),c=299792458m/s。

在此之前的经典物理学中,人类科学认为质量和能量是两个完全不同的概念,它们之间没有确定的当量关系。

但是,随着爱因斯坦“质能方程”的问世,人类才猛然发现:

原来万物皆有能量,只要速度够快(乘以光速的平方),那么他所释放出的能量将是惊人的!

于是

1938年底,德国柏林的哈恩和斯塔斯曼在用中子束轰击铀,成功制造出的人类历史上第一次人工核裂变,沸腾了当年的世界各物理实验室!

1939年初,费米、居里夫人、西拉德等不仅运用相同技术重现了“人工核裂变”,在用反应出的中子去持续轰击其他还未反应的铀核时,更是成功产生了释放超大能量的“链式反应”!

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无疑,实验证明了爱因斯坦的质能方程,由此,新的时代再次到来....

1937年2月,为谋求更加高能的压制性科技武器,掀起世界大战的纳粹德国,开始了一项代号为“铀计划”的战略科研项目。

为此,希特勒集结了当年德国核物理领域的大部分专家进行专项研究,在个人宴会中其也不止一次的透露:

我们正在创造一项可以改变世界战争的秘密武器

事实证明:希特勒所言非虚。

1公斤TNT完全爆炸,释放大约420万焦耳能量,足以炸毁5~6米混凝土房屋。

1公斤铀235完全链式反应,释放大约8×10^13焦耳能量,其威力是1公斤能量的2000万倍。

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不过,所幸的是在集合了除纳粹德国以往当年整个西方国家的全部核科学家外,美国于1942年6月所启动的“曼哈顿计划”后发先至的完成了实用原子弹的研究。

并且在1945年8月6日的广岛核爆中,这种威力2000万倍于TNT的高能物质武器,以当场立时毙命8万人,后续死伤20万的超高杀伤纪录,震撼了当时的世界!

显然,相较于人类以往所认知的任何一种物质反应,这种基于链式反应的“爆炸”,都是不可想象的...

当然,“裂变”还只是开始。

1952年11月1日,美国在埃卢格鲁博珊瑚岛上成功试验了人类历史上第一个热核装置“麦克”(Mike)。

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其大致原理就是利用装在内部的一个小型铀原子弹爆炸所产生的高温引爆轻核聚变,在达到了足够的高温高压触发临界点后,使得内部反应填充物氘(dao)与氚(chuan)的核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,引起剧烈爆炸!

与核裂变相比,同质量的核聚变威力大约扩展了4倍,但是与裂变拥有临界质量:即在超过这个质量的话,自身链式反应便无法控制,导致大部分材料在裂变前就被炸散所不同的是,核聚变装药没有质量限制....

当然,更为重要的还是原材料储备的丰富:

用作核裂变材料的钍(Th)、铀(U)、钚(Pu)等材料,在地球上的储备预估不过仅够百年的开采,因此每一处矿产的发现,都必定会迎来各大国际势力的关注和抢夺!

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但是,用作核聚变材料的氘与氚则完全不同,每一升海水中仅仅是氘的含量就有0.03克,倘若使其参与聚变反应,其所产生的热值,等同于300升汽油所产生的能量!

如今,地球海水的总体积大致为13.7亿立方公里,所以折算下来,海水中总共含有几亿亿公斤的氘,而这些氘倘若全部聚变用作发电,按照当前世界的用电量标准,足可以供给全人类几百亿年的用量!

显然,相较于核裂变,核聚变那无论是外在原料储备还是能量的巨大释放,都已经远远的超越了“武器”的范畴,特别是在人类商业化核裂变发电站投入运营后所产生的巨大综合效益日益显示的今天,可控核聚变实用化探索的历史意义,并不亚于170万年前那个雷电交加的夜晚!

当前世界可控核聚变的发展格局

或许有人会好奇,“可控核聚变”倘若真的实现,我们今天的生活将会发生怎样的改变?

在此,戎评不妨为大家畅想一下。

首先,一旦可控核聚变实用化,能源问题可以说是得到了永远解决,不仅石油可以就退出历史舞台,甚至由于能源生产及其廉价,在不考虑电能传输损耗的情况下,尼古拉.特斯拉1889年所提出的“全球无线输电”也必将得到最终应用,最终所带来的则是任何人都可以随时随地的利用接受装置,如接受无线电信号一般,从大气中任意获取弥散的电能!

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由此,人类的发展足迹将彻底的冲破地域限制,地底城、天空城、沙漠城、海底城将随处可见,即使在千米以下的幽暗地底,人类也可以利用几近无限的能源创造出明如白昼的太阳、璀璨夺目的星空、四季分明的变转、江南水乡、田园牧歌...

其次,由于核聚变能源的“零污染”特质,困扰当前世界的环境污染问题将得到彻底解决,在没有了生态保护的顾虑后,大规模的机械自动化将走向爆炸式发展,在此之下,建造于地底甚至外太空的“摩天农场”,仅仅需要3000-5000个便能够满足当下中国全部人口的食用需要。

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随之而来核聚变反应炉的小型化技术,将使得人类彻底走向星际文明,宇宙飞船在核聚变的装置推动下飞行速度将大幅增强,月球、火星将成为人类第一批的家园改造对象。

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由此,人类人口总量将在几百年内急剧膨胀到数百亿至千亿左右,为了满足能够安置更多的人口的能源需求,我们将建造如弗里曼.戴森在1960年所提出的直径在2亿千米不等,用以包裹太阳的巨型人造天体“戴森球”。

制造过程中的一切金属部件将全部采用电磁一体化成型。

所需要的金属材料也是运用电磁液化进行就地开采、冶炼。

如黄金一般的特种稀有金属将失去价值,利用核反应的“慢中子技术”将人工合成一切可用金属!

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到那时,被巨大人造天体所包裹的太阳,将成为被人类所利用的庞大“核聚变炉”,其每秒钟高达28600亿亿兆瓦的能量,将被人类百分之百利用...

显然,这近似神话的畅想足以令任何一个探知其中的人类陷入疯狂,而实现这一切的第一步,也是最关键的一步:可控核聚变实用化。

毫不夸张的讲,在当前的世界格局下,哪个国家能够率先实现“可控核聚变”的实用化,其对世界的碾压,将毫不亚于工业社会之与石器时代,并且只要他们一天迈不过这道“槛”,差距还将以几何倍数爆炸增长!

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但是,畅想虽然美好,不过距离成功,我们却似乎永远还差“五十年”。

或许颠覆认知,但是事实确实如此:

早在1933年时,核聚变的原理就被提出来了,但是直到5年后,核裂变才首次在德国柏林的哈恩实验室中被发现证实。

不可否认,相较于核裂变而言,核聚变的反应原理并不算复杂,但是我们也看到了,直到第一座可控核裂变发电站建成已经68年的今天,可控核聚变发电站的最终建成,依旧是个问号。

凭什么第一颗原子弹爆炸后仅仅6年就能建成的核裂变发电站,到了核聚变发电站上, 在第一颗氢弹已经爆炸了67年的今天,依旧建不成?

答案很简单:容器!

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前面也讲了,相较于炸药都能引爆的核裂变而言,核聚变的发生是需要原子弹裂变所产生的高温高压来引爆的,而可惜的是,人类迄今为止,也没能造出任何一种能够持续承受1万摄氏度高温的化学结构,更不如说是上亿摄氏度的聚变反应了...

不过,人类是很聪明的,化学结构不能解决,那么咱们就用物理原理去试验一下。

目前世界针对可控核聚变的“容器”思维,有两种:

1、由我国核物理学家王淦昌,于1964年所独立提出并奠基的“惯性约束法”。

其大致原理就是将几毫克的氘和氚的混合气体装入直径约几毫米的小球内,然后从外面均匀射入激光束或粒子束,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的水平。

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此外,由于采用激光束打靶,其设备小型化潜力可谓无限,而优异的开、关火控制性能,也无不彰显了其作为未来飞行器能量来源的合适!

2、由前苏联核物理学家阿尔奇莫维奇,在1968年所提出的“磁力约束法”。

其大致原理就是建立一个环形的磁场,以磁力线约束的形式使得聚变反应被人为约束在螺旋形的容器内而不与容器壁直接接触,再通过一个大型的换热装置,将以辐射形式散发的热能,再转化为电能。

显然,我们且不论两种思维究竟孰优孰劣,但是他们的目的都是一样的:通过物理手段,将“燃烧”的核聚变,乖乖地呆在反应炉内。

不过,由于需要构建“强磁环境”,以及点火性能不佳,所以相较于“惯性约束法”,其更加适合作为核电站、大型船舶的供电系统。

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不过,虽然“容器”的构想早在半个世纪前就已经提出来了,但是“核聚变实用化”依旧迟迟得不到推进...

答案更简单:能量消耗入不敷出。

无论是“惯性约束法”也好,还是“磁力约束法”也罢,前者需要激光束的频繁点火和后者为了维持强磁场所需的海量电能,都使得世界范围内的“可控核聚变实用化”遭到了一个尴尬的问题:发出来的电,还不够消耗!

显然,赔本的买卖是不能干的。

于是为了“盈利”,在理论确认无误后对于立志研究的各国而言,剩下的也就是不断对技术和点火消耗进行打磨了...

2006年,在经过近5年的艰苦谈判后,欧、美、中、日、韩、印七方,正式敲定签署简称为ITER 计划的《联合实施国际热核聚变实验堆计划建立国际聚变能组织协定》和《联合实施国际热核聚变实验堆计划建立国际聚变能组织特权和豁免协定》的项目计划。

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当年,在ITER 计划签署后的第一时间,中国就提供了文件承诺的9%,中国国际科学合作最高记录的项目预算资金:10亿美元!

但是,就在中国满心欢喜的以为可以从国际合作中吸取一些技术,对本国的“可控核聚变反应项目”进行技术打磨的时候,西方一如既往的用无耻刷新了我们的认知!

在项目正式运行后,原定的中国参与科研人数被大幅减少,在只有18名中国科学家被允许参与项目后,其中11人更是被安排到了非核心部门进行协作研究!

与之鲜明对比的却是:与中国承担相同金额的美日俄韩印等国数百名科研人员,却被无一例外的安排进了核心科研部门...

西方的“歧视”,使得中科院核聚变专家刘华军,在多年之后的回忆中仍不禁抹泪:

ITER对中国的歧视是一个公开的秘密,技术交流会谁都能去,印度都能去,唯独中国不能去!

是什么造成了这一切?

因为西方明白:印度看了也就看了,中国看了可就什么都没了

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事实上,早在90年代时,中国以“惯性约束法”为理论基础的“神光装置”,就已经开始了领先世界的实验操作:他在体积上虽然处于世界同类技术装置的第四行列,但是功率却达到了顶尖水平!

“大功率小型化”,简单的6个字,却意味着中国当年已经取得了可控核聚变装置“惯性约束法”领域的主动权。

当然,主场胜利本来就该是意料之中,中国又岂会满足于咱们自己提出的理论中就止步不前?

未来世界的第一个核聚变飞行器必须是中国人创造,第一个核聚变发电站,同样也必须由中国来创造!

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于是,当上世纪90年代东欧剧变爆发后,出于共产主义革命信仰和有意识的人才收拢,中国就全面启动了有计划的“磁力约束法”聚变装置的研究建造...

不过,由于当年国际各大国的主流研究方向,均侧重于托卡马克即“磁力约束法”的研究领域。

所以,即使到了2003年日本“JT-60U”托卡马克装置不计成本所创造的单次28秒世界纪录,依旧令使劲追赶的中国艳羡不已!

但是,随后投入10亿美元依旧被排挤的ITER项目,让中国认清了事实:

尖端科技,求不来,买不来,唯有自力更生!

于是,在2007年时,就在ITER国际项目参与国依旧在“经费问题”上扯皮时,中国成功建造了世界上第一台真正运行的全超导托卡马克—“东方超环”(EAST)!

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2017年7月,中国东方超环实现稳定101.2秒长脉冲高约束等离子体运行,创造世界纪录。

2018年11月,中国东方超环在10兆瓦加热功率下,成功实现1亿度高温运行,距离可控核聚变实用化再进一步!

自此,在整个“可控核聚变”研究领域,中国成功做到了“双料领先”,而在稳步的科研投资和系统的人才培养、项目试验中,中国与世界的进度差距在飞速扩大中不可逆转...

文章最后,戎评有话说

如今,随着中国“核聚变研究领域”的双料领先,大批国外科学家都纷纷向中国递交了合作研究的意愿申请。

在去年美国能源部的发展战略中,更是明确将“东方超环”,列为了美国未来磁约束聚变合作的首选装置。

不可否认,在经历了最初的嘲笑与排挤之后,在几十年的埋头卧薪下,今天的中国,已经有足够的底气向世界宣示:

我们,中国,才是接下来人类文明蜕变的领袖!

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后发先至,是什么为“中国赶超”提供了力量?

我们永远不能忘记,是毛主席、周总理等老一辈的革命家们,用超越时代的敏锐眼光看到了“可控核聚变”的巨大潜力,因此从1956年开始,中国便已经开始了相应的技术储备!

我们同样不能忘记,当1991年苏东剧变、当俄罗斯在困乏下贱卖家底,当社会主义制度饱受质疑的关键时刻,是中国共产党用有别于失败者软弱的坚强领导,保住了英特纳雄耐尔家族的最后阵地,是我们用牙缝里挤出的口粮,收购并发展了红色苏联的托卡马克“HT-7”!

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戎评相信:

站在100年后再度回首,中国当年的举动不仅是为华夏的发展夯实了最强大的基础,从某种意义上讲,更是为“共产主义”的实现和人类文明的延续提供了唯一的契机!

事实如此:人类要么科技飞跃走向星际文明,要么在资源耗尽与环境污染中等待灭亡。

这项历史重任,对于慷慨7000亿美元耗费去满世界战争,却吝啬于140亿美元投入聚变科研的美国而言,担不起!

这项历史重任,对于此刻仍在为了ITER项目经费扯皮、此刻仍在为了环保责任而党同伐异、此刻仍在资本的疯狂下麻木不仁,装疯卖傻的西方资本主义国家而言,担不起!

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这项历史重任,谁能扛起?

海虽深,我中华可填!

山虽高,我中华可移!

浪涛虽大,我中华不惧不退,禹王挥镐精卫嘶鸣!

至于只知逃避的弱者。

乘上你们的“方舟”,去祈祷宽恕吧...