深度思考
反者，動之道
最近能源部高調宣布LLNL實現氫核聚變重大突破，發了個震驚世界的新聞，稱這一突破將永遠改變清潔能源和美國國防的未來。本人去看了看，發現其實也不是什麽不得了的東西，比美國（還有韓國）現有的裂變反應堆其實水平還差了一大截，比MIT的基於超導材料的聚變方法也沒有什麽優勢。
首先，介紹一下氫核聚變。現在的核發電站，都是裂變反應堆（使用重元素如鈾等等）：幾個放射性原子聚在一起發生物理反應，按照愛因斯坦老兄的E=MC^2釋放能量。由於重元素放射前後（如鈾238和鈾235）其實質量相差不大，所以效率不高（跟氫核聚變比）。另外放完了後，產生核廢料要上百年才能消化。最後，有核泄漏危險，切爾諾貝利搞過一次，福島還有一次，大家看了怕怕的。那麽氫核聚變，就沒有上述三個問題，於是學術界孜孜不倦一直在開發這方麵的技術。一個有意思的現象是“三十年預期”，從80年代起，各國大佬們，都說“還有三十年就好了”。今天他們還是這麽說。
氫核聚變和鈾核裂變都需要高溫，但是氫核聚變要的更高，要輸入非常高的能量才可以實現點火（fusion ignition）。其實不受控的氫核聚變很容易：氫彈就是。具體操作是在氫核聚變材料外麵包一層原子彈，原子彈爆炸產生的高溫剛好供氫彈“點火”。（當然原子彈也要點火——所以外麵還要包常規炸藥。）所以說隻要能造原子彈的國家，都很快的也造出氫彈來了。
那麽可控的氫核聚變的困難有兩點：第一是點火的問題，第二是持續反應的問題。往往花了很多能量“點著了”，一會兒就熄滅了。LLNL這一次攻克的，據說是點火的問題。據報導：使用2.1兆焦耳能量點火，產生了2.5兆焦耳的能量（=120%）。所以宣布“點火成功”。但是這裏有個問題：到底反應持續了多久啊？以前中國宣布造出“人造太陽”，持續燃燒120秒。大家心裏明白不能代替石油去發電，因為“點火花了多少熱量”是個嚴重問題。中國人不敢宣稱突破氫核聚變，是因為喂的能量比生成的多，沒有實際意義。但是能持續120秒，也是工程突破啊。現在美國的能點火，可以瞬間放出能量，卻沒說能燒多久，也是個半截子成功，不能說就能實際應用了。另外新聞裏麵說：“由於能量超出預期，儀表被損壞，所以不知道到底是多少，是不是高於2.1兆焦耳，研究人員還在分析中”。這就有問題了，一年前在NIF做的實驗，就產生了70%的能量（1.4兆焦）。這次難道預估的是小於100%，卻意外的發現成功到了120%嗎？退一萬步說，為什麽不能緩一緩，算清楚了再發布消息呢？難道是要跟習總訪問沙特（人民幣石油期貨）搶頭版新聞？
話說回來，重元素裂變的上述三個問題，其實最要命的安全性。現在美國和韓國的技術，都能做小型核電機，非常的安全。可惜裂變技術被綠黨等偽環保主義者妖魔化了，大家還是不敢用。聚變這東西，說安全環保，那是因為還不能用：其實大家也不懂，真的工業化了有啥問題沒。那幫吃飽了沒事要保護環境的大爺們還沒整明白，暫時不來摻和，讓物理學家們先鬧騰一陣子再說。想要所謂“低碳經濟”，近在眼前的解決方法就是大規模使用新一代的非常安全的小型核裂變裝置，而不是望眼欲穿等聚變。
BeijingGirl12022-12-14 02:53:04回複悄悄話輕原子的核聚變則需要高溫或高壓，所以稱熱核聚變。目前高溫的環境比高壓更容易達到，中國1967年在原子彈之後很快就放了氫彈，但是實現不了可控。 因為熱核反應中的質子庫侖力太強，排斥太厲害。 就像兩個異性戀男人，要想把他們改變同性相吸，難。 需要太大的外力才能克服這個勢壘。 所以這裏實際上是兩個問題 - 1. 可否用除溫度和壓力外的力來激發核聚變？ 2. 你文中所說，發生聚變後怎樣控製？不要一發生，巨大的能量就把裝置全部摧毀了。
BeijingGirl12022-12-16 03:53:17回複悄悄話我前麵說的“輕原子”， 指得是氫、重氫和超重氫。 這點朱博主都寫出了公式， 謝謝啦。 因為現代美國和歐洲幾個大的核物理實驗，都是圍繞”重粒子“或”輕粒子”進行， 所以業界有這種說法。 而這次發布的實驗， 重點在其激光裝置和靶的設計，而不是傳統核物理實驗的加速器、探測器和靶的係統。 這些行家都是懂的。 現在不是原理問題， 而是“工程技術”的事兒。
看到了朱博主的新文， “俄國發動亞核戰”。 我說的“世界核大戰估計就不遠了”， 就是這個意思 - 現在打核戰，原子彈／氫彈一爆， 當地立刻被汙染，對投彈者自己也有傷害。 而如果有了核聚變的武器， 那就沒有自己被汙染的顧慮了，就像溫壓彈。太可怕了。 雖然爆炸也會有大量的輻射汙染等， 但躲過當時就好。
BeijingGirl12022-12-16 03:44:39回複悄悄話誰先進行人身攻擊，胡攪蠻纏，死纏爛打， 下麵的留言都可以看到，讀者自有公論。 高中物理就是高中物理， 抄教科書寫篇文或寫一千篇文，它也是高中物理。 嗬嗬。 核裂變汙染問題， 深度文中第二段說得很清楚了 - 超讚。
”由於重元素放射前後（如鈾238和鈾 235）其實質量相差不大，所以效率不高（跟氫核聚變比）。另外放完了後，產生核廢料要上百年才能消化。最後，有核泄漏危險，切爾諾貝利搞過一次，福島還有一次，大家看了怕怕的。那麽氫核聚變，就沒有上述三個問題，於是學術界孜孜不倦一直在開發這方麵的技術。“ 。
BeijingGirl12022-12-16 04:06:26回複悄悄話“核反應飛行器”， 我指得是核聚變反應飛行器。 核裂變反應已經廣泛應用了。 不要有人又來吹毛求疵，斷章取義，死纏爛打， 人身攻擊。 噢呦， 好怕呀。
不過，你把核裂變定義成冷核反應這個高中物理有說嗎？請你找出出處。冷核反應指的可就是核聚變。裂變不需要高溫高壓不錯，但是也是可以產生高溫的。那些出事故的核反應堆可都是堆芯熔化的。我從來沒聽人說過核裂變也可以算作冷核反應。你明明一開始不是這個意思，被抓現行就開始抵賴，瞎扯什麽冷核反應是指核裂變。好意思啊？人品有問題！
BeijingGirl12022-12-16 03:42:46回複悄悄話核聚變，高中物理稱熱核反應；核裂變，高中物理稱冷核反應。 其原因我最初的留言兩者都說清楚了。有人看不懂還先罵人。 我可從來沒提過“冷聚變”。 看不懂中文也不能造謠是吧， 誰說的這個詞下麵留言明白寫著呢。 斷章取義可不好， 造謠就更可悲了是吧？
看到了朱博主的新文， “俄國發動亞核戰”。 我說的“世界核大戰估計就不遠了”， 就是這個意思 - 現在打核戰，原子彈／氫彈一爆， 當地立刻被汙染，對投彈者自己也有傷害。 而如果有了核聚變的武器， 那就沒有自己被汙染的顧慮了，就像溫壓彈。太可怕了。 雖然爆炸也會有大量的輻射汙染等， 但躲過當時就好。
這次可惜，看來WXC真正做物理研究的行家沒有出現， 所以沒看到有益的討論。 深度這篇文是最佳的。 不過，有人說聚變發電機中未來5-10年就會誕生。 拭目以待。 那可就真稱得起是一次技術革命了。
Lockheed Martin 8年前就說有了核聚變反應爐。 當時大部分專家都不信， 如今也不知怎樣了， 是否用於核反應飛行器了。 看這次美國的宣傳， 如果有， 應該早就宣傳了。
”由於重元素放射前後（如鈾238和鈾 235）其實質量相差不大，所以效率不高（跟氫核聚變比）。另外放完了後，產生核廢料要上百年才能消化。最後，有核泄漏危險，切爾諾貝利搞過一次，福島還有一次，大家看了怕怕的。那麽氫核聚變，就沒有上述三個問題，於是學術界孜孜不倦一直在開發這方麵的技術。“ 。
https://www.wenxuecity.com/news/2022/12/14/12021838.html
《深度：美國核聚變巨大突破，為什麽如此重要》
朱頭山 發表評論於 2022-12-14 18:47:53
大爆炸前和當時應該不存在物質，全部的能量集中於無限小，沒有空間也沒有空間的一個抽象點。然後能量轉化為物質，現代物理是很抽象，反常識的。
朱頭山 發表評論於 2022-12-14 13:42:47
能量和物質之間的關係很有趣，世界產生前隻有能量，大爆炸後幾十萬年才出現物質，全是H，以後聚變變成不同的物質，（不同的質子數決定元素，中子和質子之和是原子量），物質也會變成能量而自身無形。聚變是default, 裂變反而是特例
樓主或者其他專家能否分享一下這次美國突破核聚變的技術是什麽，和以往的聚變實驗有什麽技術方麵的不同？比如采用不同燃料？用氘或者氚，加鋰等小原子核，然後用什麽催化劑使得原子更加靠近？或者更高的高壓，更高的高溫？
不懂就是不懂，別裝了，怪惡心人的。如果繼續裝下去，簡直就像那個小學文化還喜歡到處指明人類方向的北京一男子了。
惡心！
朱頭山 發表評論於 2022-12-14 10:37:20
由於重元素放射前後（如鈾238和鈾235）其實質量相差不大，所以效率不高（跟氫核聚變比）。
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裂變不是隻是放射，釋放出中子，而是變成其它更小的元素，通常的技術是中子轟擊，n+235U-236U-92Kr+141Ba. 不是用炸彈引爆，而是用中子發生器引爆，不需要高溫高壓。裂變和聚變釋放的能量都符合E=MC^2, 決定於參加反應的質子和中子，都會產生輻射。太陽上的聚變是1H+1H=2He,無中子輻射。氫彈是2H+3H=4He+n, 所需溫度是太陽上的千分之一，是已知聚變中最低的，但有輻射，而且3H需要製造出來，2H很多，但2H+2H聚變的條件也很苛刻。比較可行的的是 2H+3He=Li的反應，3He在月亮上很多，條件是氫彈的30倍溫度，還是可能實現的，沒有中子輻射。
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裂變不是隻是放射，釋放出中子，而是變成其它更小的元素，通常的技術是中子轟擊，n+235U-236U-92Kr+141Ba. 不是用炸彈引爆，而是用中子發生器引爆，不需要高溫高壓。裂變和聚變釋放的能量都符合E=MC^2, 決定於參加反應的質子和中子，都會產生輻射。太陽上的聚變是1H+1H=2He,無中子輻射。氫彈是2H+3H=4He+n, 所需溫度是太陽上的千分之一，是已知聚變中最低的，但有輻射，而且3H需要製造出來，2H很多，但2H+2H聚變的條件也很苛刻。比較可行的的是 2H+3He=Li的反應，3He在月亮上很多，條件是氫彈的30倍溫度，還是可能實現的，沒有中子輻射。
深度文的第二段， 說了放射性汙染的問題。 所以我說“如果能有核聚變代替核裂變， 將是很大的發明。 但是， 世界核大戰估計就不遠了。“。 裂變的重核的鈾， 半衰期是幾億年到幾十億年， 打核戰的人爆了原子彈，真的後害無窮，自己也拿不到什麽好處； 聚變的輕核元素， 危害要遠小於此。 當然現在可行的氫彈因為要先炸核裂變的原子彈，所以放射汙染嚴重和長期。 有人都沒看懂人家的文和留言的意思， 主要是不理解基本原理， 可大言不慚就不對了， 暴露了他自己的腦殘了， 嗬嗬。
你這是說的啥意思？世界上核電搞得最好的是法國，核電容量占發電總容量的60-70%。中國也在奮起直追。美國已經幾十年沒有增添新核電站了，現有的也在一個個下崗。
在裂變核電方麵，美國沒有擁有世界先進的技術。
這次聚變的報道，也是忽悠的成分多。我們在有生之年，不會見到商業化的核聚變發電站了。
看了一下其他人的評論。有些人根本不懂還裝懂，到處照搬一些詞條顯得好有學問哦。但是從他/她的話一聽就是此人腦子裏一團漿糊。
像是這種高強激光點火，跟托克馬克圈不同的是，反應的時間極短。因為那個超強激光的瞬間功率極大，所以隻能維持非常短的時間，大概是皮秒級別的。否則這電網也受不了啊。這麽短時間的一個脈衝，隻能作用於一個極小的重氫/超重氫顆粒。這樣才能使這個顆粒在這麽短的時間達到足夠產生聚變反應的溫度（幾千萬度）。這個溫度下同是帶正電荷的重氫/超重氫原子核才能獲得足夠的動能來突破電斥力。
所以這種反應目前來看演示的目的大於實用目的。這種納米大小的原料顆粒即使完全聚變也產生不了多少能量。更加不可能失控（因為原料就這麽一點點，你肉眼都看不見。燒完了就完了）。
現在這個離商業化還有十萬八千裏。而且最後商業化的也許還是托克馬克的老路。我估計大概還需要至少100多年。 那些說30年內商業化的基本都是忽悠經費的。他們30年前就這樣說來，很大可能30年後還會這樣說。
那種核聚變成功就會打世界大戰的觀點簡直腦殘到不值得評論了。氫彈這種武器已經研製成功70多年了，打世界大戰了嗎？為啥和平目的的發電站研究成功了就世界大戰？這是什麽腦子？
而且，核聚變無法產生進一步核反應的原料，不能用於製造核彈目的。這根核裂變有根本區別。這也是為何科學界把聚變作為研究方向的一個主要原因。不違反核不擴散條約啊。
所以，奉勸那些到處照抄照搬的博主，在你能完全理解一個科學概念前，不要把你照抄的本事搞出來。因為別人能看出你什麽都不懂！