朋友们，大家好！你能想象没有超导托卡马克和激光点火装置，就可以直接使用“**点火氢聚变发电吗？一家英国创业公司，新生小牛，不怕老虎，正在开展这一惊人壮举，并得到了诺贝尔物理学奖得主、首席科学顾问等一众大佬的支持。 最让人意外的是，这种看似极其“原始”的点火方式，竟然产生了可检测的聚变反应，不得不说脑洞已经不够用了，下巴都快脱臼了。 今天，我们就好好休息一下，这个奇怪的核聚变，看看它是如何被点燃的，以及是否有可能成功！
为了让大家更容易啃出背后的硬骨头，我们先铺路，普及一下核聚变发电的主要知识点。 首先，你可以想象一下，你拿两块磁铁，把它们同极性的末端靠得更近，离得越近，排斥力就越大，理论上无论你用多大的力，都不可能让它们完全接触。
那么核聚变呢？也就是说，你拿两个原子核，使它们彼此靠近，因为原子核带正电，它们也会相互排斥，而且你离得越近，排斥力就越大。 但原子核并不像磁铁那样坚硬，它们更懂时代，如果你强到非要让它们靠拢，它们也会找到自己的脚步，瞬间改变主意，干脆融合在一起形成另一种元素，但是它们会失去一小部分质量， 根据爱因斯坦的质能方程 e=mc 2，它将以大量能量的形式释放。
将两个原子核结合在一起的力量叫做强强，只在很小的范围内发挥作用，这就像男女之间的爱情，本来是一片人海，路过，远方，孤身一人，但一旦达到强效的范围，不管是偶然相遇， 或被媒人强强匹配，你们会暗暗产生感情，转抗为欢迎，嗖嗖地投入对方的怀抱，释放出激烈的爱情火花。同时，你也会改变你的本性，从单身女生，走向幸福的家庭，这就是核聚变，如果没有第三方介入，让你发生核裂变，你们就会被爱的力量永远锁在一起，直到地球荒凉，时间遥远， 宇宙已经死了。
所以核聚变，顾名思义，就是把原子核聚集在一起，发生变化。 说真的，因为原子核是带正电的，它们被库仑力相互排斥，而且力的范围很小，要让两个原子核接近这个范围是非常困难的，在常规条件下是不可能的，这就是你们存在的原因，我们世界存在的根本原因， 如果两个原子核能够随便结合，那么整个宇宙很快就会全部粘在一起，世界上就不会再有东西了。
那么究竟如何让两个原子核相互接触呢？一种方法是将物质加热到非常高的温度，使原子核和电子分离，形成等离子体，内部的原子核就有机会相互靠近，只要温度、密度和维持时间合适，总会有一些原子核有机会融合在一起，释放出巨大的能量， 从而加速更多的原子核，最终形成可以维持自身的核聚变反应。
这是发生在太阳和其他恒星内部的核聚变，它利用巨大的引力将等离子体包围起来，创造一个高温、高压的环境，使质子（原子核）有机会融合并释放出源源不断的能量流。
被认为是最有前途的人造太阳能托卡马克装置也采用了这一原理，但科学家不能利用重力，而是利用磁场将等离子体包围起来，这称为磁约束，因此托卡马克装置最重要的参数是大变化的三乘积——温度的乘积， 密度和约束时间，需要达到每秒3x10 2.1万电子伏特立方米才能实现商业核聚变。
所以你只看温度是没有用的，美国和日本的托卡马克在 5 年代达到了 1990 度2亿度，未发生聚变反应;只看禁闭时间也没用，中国东方超环在2024年创下了1056秒的世界纪录，而且因为温度只达到了0，所以没有发生聚变反应7亿千瓦时。 事实上，目前最高的托卡马克三重产品的记录是由日本JT-60U在2024年创造的，153x10 21 kElectronV·s 立方米。 目前，实现三乘积的唯一设计要求是国际热核聚变设施（ITER），这可能要到2024年之后。
但这种方法能否成功还不得而知，因为这三个条件是非常微妙地联系在一起的，要使托卡马克平衡运行是非常困难的，如果不注意等离子体，它就会分散，所以你看到，如果温度高，禁闭时间就会很短， 而且如果禁闭时间长，温度也不会很高，而要增加三乘积，就得烧很多钱，烧超导磁铁，烧电费，就算烧钱，也未必能看到预期的效果。
比如中国东方超环有这么强的磁场，中心等离子体的密度只有2 10 19电子立方米，差不多相当于一个保温瓶的真空度，而与太阳中心150吨立方米的密度相比，不知差了多少万亿倍。
美国、日本、欧洲在2024年代达到了托卡马克的顶峰，意识到只有建造更大的装置才能点燃氢聚变，但一个国家显然没有那么多钱可以烧，于是联手建造了国际热核聚变装置，后来中国和韩国也加入了， 此时超导和磁体技术也取得了长足的进步，两国建造了两个更先进的托卡马克装置，东方超环和KSTAR，为ITER提供实验和技术支持，可控核聚变技术也得到了快速发展，并储备了大量人才，为未来ITER一旦成功奠定了基础， 它将很快转化为生产力。今年10月，更先进的日本JT-60SA也建成并开始实验。
使原子核更紧密的另一种方法是将它们像太阳一样压缩在一起，这称为惯性约束。 2024年代，美国看到托卡马克真的没用，也没什么可做的，于是建造了激光装置——国家点火装置，希望通过激光压缩将原子核聚集在一起，点燃氢聚变。 这里简单解释一下为什么用氢气代替其他碳、氧什么的，因为氢原子核只有一个质子，排斥力较弱，更容易靠在一起，而其他的都得是上亿摄氏度和数十亿度的高温，这在现有技术下几乎是不可能实现的。
从去年底到现在，国家点火装置已经点火了4次氢聚变，并获得了胶囊处的净能量增益，可以说实现了从零到一的突破。
具体方法是利用强大的激光同时从各个方向向核燃料射击，压缩内爆，产生高温高压，使原子核彼此靠得更近，这样更容易融合在一起，简单而粗糙。 在取得突破后，美国本月宣布在全国范围内建立三个聚变能源研究中心，汇集数十家科研机构和能源公司的力量，全力开展激光聚变研究，并开始另辟蹊径，希望最终建成核聚变电站。
现在总结一下，我们讲到了核聚变、磁约束、惯性约束以及核聚变发电研发的主线，这几乎是我们普通人应该了解的，人工太阳能核聚变发电的主要知识点，然后谈谈英国奇怪的核聚变， 你必须在几分钟内理解它。
这种奇怪的“**点火方式类似于激光点火，但与激光点火**无关。 这家英国初创公司名为First Light Fusion，其创始人兼首席执行官是尼克·霍克（Nick Hawker），他的想法是用弹丸而不是激光击中核燃料舱，将其压缩并内爆，点燃氢聚变。
具体来说，一次光聚变的方法就是将弹丸加速到极高的速度，并击中反应室中一个称为“放大器”的立方体，因为冲击波是非线性的，它可以通过表面反射，通过介质，以及它自身的相互作用来增强和聚集，最终转化为更强大的冲击波，击中核燃料堆芯， 导致其内爆并点燃氢聚变。
更具体地说，从图中我们可以看到，放大器与放置核燃料舱的国家点火装置中的环形装置相似，两者的大小大致相同，只是环形是圆柱形的，放大器是一个边长为1厘米的立方体。 环形的核燃料舱是球形的，放置在中间，放大器中的核燃料舱是较小的立方体形状，放置在放大器的一侧。
更具体地说，初级熔融的熔化装置高15米，下面有一个圆柱形的反应室，里面装满了液态锂，上面只有一个小孔。 带有燃料的放大器被推入管道，自由落体进入反应室，高速弹丸通过同一管道进入，追上弹丸，击中点火装置，引爆胶囊，释放巨大的能量，加热液态锂，通过交换器将热量传递给水，产生蒸汽，推动涡轮机发电。 是不是有点像内燃机的点火？
这个过程每30秒重复一次，相当于引爆微小的氢弹发电，而Primal Fusion的目标是建造一座150兆瓦的核聚变发电厂，成本不到10亿美元。
怎么样，你明白吗？PPT画起来容易，但做起来肯定很难，而且和国定点火装置一样，激光点火有两个难点，激光脉冲变化小，燃料舱缺陷小，可导致不完美内爆，从而导致核聚变失效。 一次光聚变的点火也存在两个难点，一个是弹丸速度，另一个是放大器的设计，尤其是放大器的设计是关键，第一次光聚变会被列为极其机密，目前没有更多的信息可以透露， 只不过它是借鉴了螳螂虾螯的原理，通过塌陷的空化作用产生冲击波，这**是一个具体的过程，朋友们可以认真看看。
弹丸速度方面，2024年11月，楚光聚变借助两级**装置将氢气压缩到10000个大气压，推动弹丸加速到每秒7公里，是音速的20倍以上。 据说，在这次实验中，产生了可探测到的核聚变反应，得到了许多大佬的支持，包括美国能源部前部长、2024年诺贝尔物理学奖得主朱棣文、著名等离子体物理学家史蒂文·罗斯、英国前首席科学顾问大卫·金爵士等。 等，并已与英国能源署签署协议，建造核聚变装置。
然后他们的计算表明，为了实现净能量增益，弹丸需要达到每秒60公里的速度。 目前，他们已经建造了第三代装置“3号”，它可以利用电容器放电产生的磁场在百万分之一秒内将弹丸加速到每秒20公里。 下一代“四号”将成为世界上最大的脉冲发电机，可以将弹丸加速到每秒60公里，如果这样的速度发射到大气层外，弹丸将在不到两个小时的时间内到达月球，这可以说是天壤之别，与现在最强大的航天器需要的几天相比，可以说是天壤之别。 目前类似装置的记录是由美国桑迪亚国家实验室在2024年创下的，Z机器每秒45公里，该装置也被用于研究惯性聚变。
所以虽然这种奇异的核聚变看起来很奇妙，但是在科学原理上却没有问题，反正就是想办法把两个原子核融合在一起，组成一个新的家族，杀猪杀屁股，各有各的杀伤方式，能不能成功，我们只能等时间去检验了。
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