深度思考
反者，动之道
最近能源部高调宣布LLNL实现氢核聚变重大突破，发了个震惊世界的新闻，称这一突破将永远改变清洁能源和美国国防的未来。本人去看了看，发现其实也不是什么不得了的东西，比美国（还有韩国）现有的裂变反应堆其实水平还差了一大截，比MIT的基于超导材料的聚变方法也没有什么优势。
首先，介绍一下氢核聚变。现在的核发电站，都是裂变反应堆（使用重元素如铀等等）：几个放射性原子聚在一起发生物理反应，按照爱因斯坦老兄的E=MC^2释放能量。由于重元素放射前后（如铀238和铀235）其实质量相差不大，所以效率不高（跟氢核聚变比）。另外放完了后，产生核废料要上百年才能消化。最后，有核泄漏危险，切尔诺贝利搞过一次，福岛还有一次，大家看了怕怕的。那么氢核聚变，就没有上述三个问题，于是学术界孜孜不倦一直在开发这方面的技术。一个有意思的现象是“三十年预期”，从80年代起，各国大佬们，都说“还有三十年就好了”。今天他们还是这么说。
氢核聚变和铀核裂变都需要高温，但是氢核聚变要的更高，要输入非常高的能量才可以实现点火（fusion ignition）。其实不受控的氢核聚变很容易：氢弹就是。具体操作是在氢核聚变材料外面包一层原子弹，原子弹爆炸产生的高温刚好供氢弹“点火”。（当然原子弹也要点火——所以外面还要包常规炸药。）所以说只要能造原子弹的国家，都很快的也造出氢弹来了。
那么可控的氢核聚变的困难有两点：第一是点火的问题，第二是持续反应的问题。往往花了很多能量“点着了”，一会儿就熄灭了。LLNL这一次攻克的，据说是点火的问题。据报导：使用2.1兆焦耳能量点火，产生了2.5兆焦耳的能量（=120%）。所以宣布“点火成功”。但是这里有个问题：到底反应持续了多久啊？以前中国宣布造出“人造太阳”，持续燃烧120秒。大家心里明白不能代替石油去发电，因为“点火花了多少热量”是个严重问题。中国人不敢宣称突破氢核聚变，是因为喂的能量比生成的多，没有实际意义。但是能持续120秒，也是工程突破啊。现在美国的能点火，可以瞬间放出能量，却没说能烧多久，也是个半截子成功，不能说就能实际应用了。另外新闻里面说：“由于能量超出预期，仪表被损坏，所以不知道到底是多少，是不是高于2.1兆焦耳，研究人员还在分析中”。这就有问题了，一年前在NIF做的实验，就产生了70%的能量（1.4兆焦）。这次难道预估的是小于100%，却意外的发现成功到了120%吗？退一万步说，为什么不能缓一缓，算清楚了再发布消息呢？难道是要跟习总访问沙特（人民币石油期货）抢头版新闻？
话说回来，重元素裂变的上述三个问题，其实最要命的安全性。现在美国和韩国的技术，都能做小型核电机，非常的安全。可惜裂变技术被绿党等伪环保主义者妖魔化了，大家还是不敢用。聚变这东西，说安全环保，那是因为还不能用：其实大家也不懂，真的工业化了有啥问题没。那帮吃饱了没事要保护环境的大爷们还没整明白，暂时不来掺和，让物理学家们先闹腾一阵子再说。想要所谓“低碳经济”，近在眼前的解决方法就是大规模使用新一代的非常安全的小型核裂变装置，而不是望眼欲穿等聚变。
BeijingGirl12022-12-14 02:53:04回复悄悄话轻原子的核聚变则需要高温或高压，所以称热核聚变。目前高温的环境比高压更容易达到，中国1967年在原子弹之后很快就放了氢弹，但是实现不了可控。 因为热核反应中的质子库仑力太强，排斥太厉害。 就像两个异性恋男人，要想把他们改变同性相吸，难。 需要太大的外力才能克服这个勢垒。 所以这里实际上是两个问题 - 1. 可否用除温度和压力外的力来激发核聚变？ 2. 你文中所说，发生聚变后怎样控制？不要一发生，巨大的能量就把装置全部摧毁了。
BeijingGirl12022-12-16 03:53:17回复悄悄话我前面说的“轻原子”， 指得是氢、重氢和超重氢。 这点朱博主都写出了公式， 谢谢啦。 因为现代美国和欧洲几个大的核物理实验，都是围绕”重粒子“或”轻粒子”进行， 所以业界有这种说法。 而这次发布的实验， 重点在其激光装置和靶的设计，而不是传统核物理实验的加速器、探测器和靶的系统。 这些行家都是懂的。 现在不是原理问题， 而是“工程技术”的事儿。
看到了朱博主的新文， “俄国发动亚核战”。 我说的“世界核大战估计就不远了”， 就是这个意思 - 现在打核战，原子弹／氢弹一爆， 当地立刻被污染，对投弹者自己也有伤害。 而如果有了核聚变的武器， 那就没有自己被污染的顾虑了，就像温压弹。太可怕了。 虽然爆炸也会有大量的辐射污染等， 但躲过当时就好。
BeijingGirl12022-12-16 03:44:39回复悄悄话谁先进行人身攻击，胡搅蛮缠，死缠烂打， 下面的留言都可以看到，读者自有公论。 高中物理就是高中物理， 抄教科书写篇文或写一千篇文，它也是高中物理。 呵呵。 核裂变污染问题， 深度文中第二段说得很清楚了 - 超赞。
”由于重元素放射前后（如铀238和铀 235）其实质量相差不大，所以效率不高（跟氢核聚变比）。另外放完了后，产生核废料要上百年才能消化。最后，有核泄漏危险，切尔诺贝利搞过一次，福岛还有一次，大家看了怕怕的。那么氢核聚变，就没有上述三个问题，于是学术界孜孜不倦一直在开发这方面的技术。“ 。
BeijingGirl12022-12-16 04:06:26回复悄悄话“核反应飞行器”， 我指得是核聚变反应飞行器。 核裂变反应已经广泛应用了。 不要有人又来吹毛求疵，断章取义，死缠烂打， 人身攻击。 噢呦， 好怕呀。
不过，你把核裂变定义成冷核反应这个高中物理有说吗？请你找出出处。冷核反应指的可就是核聚变。裂变不需要高温高压不错，但是也是可以产生高温的。那些出事故的核反应堆可都是堆芯熔化的。我从来没听人说过核裂变也可以算作冷核反应。你明明一开始不是这个意思，被抓现行就开始抵赖，瞎扯什么冷核反应是指核裂变。好意思啊？人品有问题！
BeijingGirl12022-12-16 03:42:46回复悄悄话核聚变，高中物理称热核反应；核裂变，高中物理称冷核反应。 其原因我最初的留言两者都说清楚了。有人看不懂还先骂人。 我可从来没提过“冷聚变”。 看不懂中文也不能造谣是吧， 谁说的这个词下面留言明白写着呢。 断章取义可不好， 造谣就更可悲了是吧？
看到了朱博主的新文， “俄国发动亚核战”。 我说的“世界核大战估计就不远了”， 就是这个意思 - 现在打核战，原子弹／氢弹一爆， 当地立刻被污染，对投弹者自己也有伤害。 而如果有了核聚变的武器， 那就没有自己被污染的顾虑了，就像温压弹。太可怕了。 虽然爆炸也会有大量的辐射污染等， 但躲过当时就好。
这次可惜，看来WXC真正做物理研究的行家没有出现， 所以没看到有益的讨论。 深度这篇文是最佳的。 不过，有人说聚变发电机中未来5-10年就会诞生。 拭目以待。 那可就真称得起是一次技术革命了。
Lockheed Martin 8年前就说有了核聚变反应炉。 当时大部分专家都不信， 如今也不知怎样了， 是否用于核反应飞行器了。 看这次美国的宣传， 如果有， 应该早就宣传了。
”由于重元素放射前后（如铀238和铀 235）其实质量相差不大，所以效率不高（跟氢核聚变比）。另外放完了后，产生核废料要上百年才能消化。最后，有核泄漏危险，切尔诺贝利搞过一次，福岛还有一次，大家看了怕怕的。那么氢核聚变，就没有上述三个问题，于是学术界孜孜不倦一直在开发这方面的技术。“ 。
https://www.wenxuecity.com/news/2022/12/14/12021838.html
《深度：美国核聚变巨大突破，为什么如此重要》
朱头山 发表评论于 2022-12-14 18:47:53
大爆炸前和当时应该不存在物质，全部的能量集中于无限小，没有空间也没有空间的一个抽象点。然后能量转化为物质，现代物理是很抽象，反常识的。
朱头山 发表评论于 2022-12-14 13:42:47
能量和物质之间的关系很有趣，世界产生前只有能量，大爆炸后几十万年才出现物质，全是H，以后聚变变成不同的物质，（不同的质子数决定元素，中子和质子之和是原子量），物质也会变成能量而自身无形。聚变是default, 裂变反而是特例
楼主或者其他专家能否分享一下这次美国突破核聚变的技术是什么，和以往的聚变实验有什么技术方面的不同？比如采用不同燃料？用氘或者氚，加锂等小原子核，然后用什么催化剂使得原子更加靠近？或者更高的高压，更高的高温？
不懂就是不懂，别装了，怪恶心人的。如果继续装下去，简直就像那个小学文化还喜欢到处指明人类方向的北京一男子了。
恶心！
朱头山 发表评论于 2022-12-14 10:37:20
由于重元素放射前后（如铀238和铀235）其实质量相差不大，所以效率不高（跟氢核聚变比）。
--------------------------------------------------------------
裂变不是只是放射，释放出中子，而是变成其它更小的元素，通常的技术是中子轰击，n+235U-236U-92Kr+141Ba. 不是用炸弹引爆，而是用中子发生器引爆，不需要高温高压。裂变和聚变释放的能量都符合E=MC^2, 决定于参加反应的质子和中子，都会产生辐射。太阳上的聚变是1H+1H=2He,无中子辐射。氢弹是2H+3H=4He+n, 所需温度是太阳上的千分之一，是已知聚变中最低的，但有辐射，而且3H需要制造出来，2H很多，但2H+2H聚变的条件也很苛刻。比较可行的的是 2H+3He=Li的反应，3He在月亮上很多，条件是氢弹的30倍温度，还是可能实现的，没有中子辐射。
--------------------------------------------------------------
裂变不是只是放射，释放出中子，而是变成其它更小的元素，通常的技术是中子轰击，n+235U-236U-92Kr+141Ba. 不是用炸弹引爆，而是用中子发生器引爆，不需要高温高压。裂变和聚变释放的能量都符合E=MC^2, 决定于参加反应的质子和中子，都会产生辐射。太阳上的聚变是1H+1H=2He,无中子辐射。氢弹是2H+3H=4He+n, 所需温度是太阳上的千分之一，是已知聚变中最低的，但有辐射，而且3H需要制造出来，2H很多，但2H+2H聚变的条件也很苛刻。比较可行的的是 2H+3He=Li的反应，3He在月亮上很多，条件是氢弹的30倍温度，还是可能实现的，没有中子辐射。
深度文的第二段， 说了放射性污染的问题。 所以我说“如果能有核聚变代替核裂变， 将是很大的发明。 但是， 世界核大战估计就不远了。“。 裂变的重核的铀， 半衰期是几亿年到几十亿年， 打核战的人爆了原子弹，真的后害无穷，自己也拿不到什么好处； 聚变的轻核元素， 危害要远小于此。 当然现在可行的氢弹因为要先炸核裂变的原子弹，所以放射污染严重和长期。 有人都没看懂人家的文和留言的意思， 主要是不理解基本原理， 可大言不惭就不对了， 暴露了他自己的脑残了， 呵呵。
你这是说的啥意思？世界上核电搞得最好的是法国，核电容量占发电总容量的60-70%。中国也在奋起直追。美国已经几十年没有增添新核电站了，现有的也在一个个下岗。
在裂变核电方面，美国没有拥有世界先进的技术。
这次聚变的报道，也是忽悠的成分多。我们在有生之年，不会见到商业化的核聚变发电站了。
看了一下其他人的评论。有些人根本不懂还装懂，到处照搬一些词条显得好有学问哦。但是从他/她的话一听就是此人脑子里一团浆糊。
像是这种高强激光点火，跟托克马克圈不同的是，反应的时间极短。因为那个超强激光的瞬间功率极大，所以只能维持非常短的时间，大概是皮秒级别的。否则这电网也受不了啊。这么短时间的一个脉冲，只能作用于一个极小的重氢/超重氢颗粒。这样才能使这个颗粒在这么短的时间达到足够产生聚变反应的温度（几千万度）。这个温度下同是带正电荷的重氢/超重氢原子核才能获得足够的动能来突破电斥力。
所以这种反应目前来看演示的目的大于实用目的。这种纳米大小的原料颗粒即使完全聚变也产生不了多少能量。更加不可能失控（因为原料就这么一点点，你肉眼都看不见。烧完了就完了）。
现在这个离商业化还有十万八千里。而且最后商业化的也许还是托克马克的老路。我估计大概还需要至少100多年。 那些说30年内商业化的基本都是忽悠经费的。他们30年前就这样说来，很大可能30年后还会这样说。
那种核聚变成功就会打世界大战的观点简直脑残到不值得评论了。氢弹这种武器已经研制成功70多年了，打世界大战了吗？为啥和平目的的发电站研究成功了就世界大战？这是什么脑子？
而且，核聚变无法产生进一步核反应的原料，不能用于制造核弹目的。这根核裂变有根本区别。这也是为何科学界把聚变作为研究方向的一个主要原因。不违反核不扩散条约啊。
所以，奉劝那些到处照抄照搬的博主，在你能完全理解一个科学概念前，不要把你照抄的本事搞出来。因为别人能看出你什么都不懂！