※ [本文转录自 Gossiping 看板 #1Jgc4Blx ] 作者: Allen0315 (大Allen艾伦) 看板: Gossiping 标题: Re: [新闻] 「科学家可去跳楼」 专家驳DIY反应炉可行 时间: Wed Jun 25 13:41:23 2014 来看一下大家争议的一点在国外有人提出可行的解决方案 来源：TED http://on.ted.com/c0GTC Michel Laberge Plasma physicist 如何同步锤击来产生核融合 How synchronized hammer strikes could generate nuclear fusion TED2014 · 12:50 · Filmed Mar 2014 0:12 哇呜，好亮呀。 一定用了不少电吧。 各位飞来这里 也消耗了许多能源。 整个地球需要非常多的能源， 至今我们大多仰赖石化燃料。 我们一直在燃烧汽油。 至今进行得还不错。 汽油能够带我们带到想去的地方， 但是我们得就此打住了。 我们不能再这麽做了。 0:35 我们不断尝试不同的能源， 寻求替代能源， 但是事实证明很难找到 便宜又划算的东西 能媲美石油、瓦斯和煤。 我最喜欢的是核能。 它的能量密度很高， 能制造固态且稳定的能量， 而且不会产生任何二氧化碳。 0:58 我们知道两种生产核能方式： 核分裂与核融合。 在核分裂中要取一个大原子核， 把它分成两半， 就会产生很多能源， 现在的核能反应炉就是采取此法。 运作得还不错。 还有另一种是核融合。 我喜欢核融合，那好多了。 取两个小原子核， 把它们放在一起就会变成氦， 而氦是很棒的东西， 可以产生很多能源。 这是制造能源的自然方式， 太阳和所有宇宙中的恒星 都用核融合。 而核融合发电厂 十分符合成本效益， 而且也很安全。 它只会产生短期的放射性废物， 而且不能熔化。 而核融合的燃料来自海洋。 从海中提炼出燃料 每度电只要千分之一美元， 非常、非常便宜。 如果整个地球持续进行核融合， 我们就能从海里提炼出燃料。 此举能永续经营好几百亿年。 2:02 那麽如果核融合这麽棒 为什麽我们不能用？ 它在哪里？ 嗯，总是会有些麻烦。 核融合非常难做。 麻烦在於那两个原子核 都带正电， 因此它们不想熔合。 它们会像这样来来去去。 因此为了要让它们熔合， 你得用高速丢掷，让它们彼此碰撞， 如果速度够快， 就会克服排斥作用， 当它们相互碰触就会产生能量。 而粒子速度 就是一种测量温度的方式。 核融合需要达到 摄氏 1500 亿度。 因为这温度很高， 所以核融合非常难做。 2:42 当我在英属哥伦比亚大学读博士时， 解决了这个核融合的小麻烦， 後来我在雷射印表机公司里担任要职， 为印刷业做印刷。 我在那里做了 10 年， 觉得有点无趣， 40 岁时碰到了中年危机， 你知道很平常的问题： 我是谁？我该做什麽？ 我该做什麽？我可以做什麽？ 我开始检视我的好工作， 我做的事情是砍伐树林， 就在英属哥伦比亚这里， 再用数不尽的垃圾信件 掩埋在座的每一个人。 那可让人不太满意。 有人买了台保时捷； 其他些有了小老婆。 但是我决定致力於 解决地球暖化，并让核融合能实现。 3:31 首先， 我深入研究文献， 了解核融合的运作方式。 物理学家研究核融合已有一段时间， 他们采取的其中一种方式 称为托卡马克装置 (tokamak)。 那是个很大的磁性环形线圈、 超导线圈， 会在像这样的环中 产生磁场， 而热气会在中央， 称为电浆，会被限制住。 粒子不断沿着圆圈的边缘环绕， 接着它们会在其中释放大量热能 来加热至核融合需要的温度。 这是那些甜甜圈的内部， 你可以在右边看到 核融合的电浆在里面。 4:08 进行核融合的第二种方式是 使用雷射核融合。 在雷射核融合中，你会有一颗乒乓球， 把核融合的燃料放在中央， 用环绕的大量雷射将它密封。 雷射非常强， 且会非常快速地挤压乒乓球。 如果你够用力挤压某种东西， 那就会变热， 如果速度非常、非常快， 在十亿分之一秒之中 就会有足够的能源和热能 来产生核融合。 这就是机器内部的模样。 你看雷射光束和小球在中央。 4:39 多数人认为核融合根本不会发生。 大家总认为物理学家都在实验室 认真工作，但是什麽事也没发生。 那其实不太正确。 这是核融合 在最近 30 年左右的获益曲线。 你会发现我们目前做的核融合 相较於刚开始时， 还多了一万倍左右。 那获益还不赖。 事实上，那就和传说中的摩尔定律一样快， 摩尔定律定义了 一块晶片中能容纳电晶体的数量。 这个点称为 JET， 欧洲联合环形加速器 (Joint European Torus)。 那是在欧洲的托卡马克装置大甜甜圈， 这机器在 1997 年 制造了 16 百万瓦特的核融合电力 和 17 百万瓦特的热能。 你会说那其实不多， 但那其实将近 我们最初所能得到的一万倍以上。 这里的第二点是 NIF， 国家点火设施 (National Ignition Facility)。 那是在美国的大型雷射机， 上个月他们的宣布 惹了些争议， 他们说会尽力从核融合 制造更多核融合能源， 比起在乒乓球中间放得还多。 其实那还不够好， 因为用来把能源放入的雷射 消耗的能源比那更多， 但那很棒。 5:53 这是国际热核融合实验反应炉 (ITER)， 法文是 EE-tairh。 这是跨国合作的大计画， 将会打造一个很大的磁力圈， 就在法国南边， 而当这个机器完工後 就能制造 500 百万瓦特核融合电力， 只需耗费 50 百万瓦特的电力。 这是实体， 它真的会运转。 那是会制造能源的那种机器。 6:15 如果你研究图表就会发现 那两点稍微偏向曲线右侧。 我们的进度有些落後了。 事实上，制造那些机器的科技 其实在曲线中 正好赶上生产核融合的速度。 然而，有些政治事务仍需处理， 而要做的目的并不在那， 因此会趋向右边。 例如，国际热核融合实验反应炉 在 2000 年或 2005 年已建造完成， 但是因为那是大型的跨国合作， 涉及政治就会延迟一些时间。 例如，他们花了大约三年 才决定要把它放在哪边。 6:46 核融合常常被批评 太昂贵了。 当然，每年要花费一、二十亿美元 才能有此进展。 但是应该要把它拿来 和摩尔定律的花费做比较， 摩尔定律的花费远高於核融合。 摩尔定律的产物 是我口袋里的行动电话。 这电话和後头网路的花费 大约一万亿元， 如此一来我就能自拍 并传到脸书上。 当我爸看到那照片 就会感到非常骄傲。 我们每年也花了大约 6500 亿美元 用来补助石油、瓦斯 和再生能源。 而我们在核融合的花费只有它的 0.5%。 因此我个人不认为那会太贵。 我认为一直以来都被骗了， 总认为那可以解决我们未来几百亿年 所有洁净能源的问题。 7:40 我可以说出来，但是我的立场有些争议， 因为我开了一间核融合公司， 而且我还没有脸书帐号。 因此，当我在 2002 年 开这间核融合公司时， 我知道自己无法和一大群人对抗。 他们拥有的资源远多於我。 因此我决定找出 一个较便宜和快速的方法。 8:01 磁力和雷射核融合 都是很棒的机器。 它们都是科技的绝佳产物、 完美的机器，而且也都证明了 核融合真的能实现。 然而，以发电厂来说， 我不认为那很好。 它们都太大、太复杂， 也太贵了， 而且，它们也不太能处理 核融合能源。 当你进行核融合，能源以中子呈现， 高速中子来自电浆。 那些中子撞击机器的边缘。 中子破坏机器。 而且，你要从那些中子捕捉热能， 并制造一些蒸汽 来推动某处和那些机器上的涡轮机， 但那都是後来的事了。 我认为一定会有更好的方式能处理。 8:39 因此我回过头看文献， 我到处研究核融合的资料。 有一个方式特别吸引我的注意力， 称为磁化定位核聚变， 或简称为 MTF。 在 MTF 中，你会想要 拿一个大桶子， 在里面装满液态金属， 然後旋转液态金属 在中央展开一个旋涡， 有点像你的水槽。 当你拉起水槽的拉环，就会产生旋涡。 接着你会有一些受压力驱动的活塞 会出现在外部， 这麽做会压缩在电浆周围的液态金属， 活塞会压缩液态金属， 它的温度会上升， 就像雷射一样， 之後就会产生核融合。 因此那就像是混合了 磁化定位核融合 和雷射核融合。 那些都有一些不错的优点。 液态金属会吸收所有的中子， 而且没有中子会撞击墙面， 因此机器不会损坏。 液态金属变热， 你就可以把它打入热交换器中， 制造些蒸汽，推动涡轮机。 用这个方法来处理这个阶段 非常方便。 最後，所有让核融合产生的能量 来自於由蒸汽推动的活塞， 这比雷射和超导磁铁还便宜。 9:43 这些都很棒， 只不过它不太可行。 （笑声） 无论如何都有个解套方式。 当你压缩它， 电浆冷却的速度 就会快於压缩的速度， 因此你会试着压缩它， 但是电浆不断冷却， 最後就会毫无作用。 10:01 我看到後觉得这还真是可惜， 因为那是非常、非常棒的点子。 但愿我能改进它。 我思考了一分钟， 自问我们要如何让它运作得更好？ 後来我考虑用撞击。 如果我们用个大铁鎚， 挥动之後像这样钉下钉子， 在铁鎚打入钉子、 推挤，并试着置入它的地方？ 那不管用。 因此我的想法是 运用撞击的想法。 我们用蒸汽让活塞加速， 会花点时间， 接着，成功！ 你会碰到活塞 然後啵！所有能量就会马上 直接传到液体， 接着便更快速地压缩电浆。 我想这很棒，就决定就这麽做。 10:38 因此我们在这车库打造了这台机器。 我们做了台小机器， 打算从里面挤出一点中子， 那些是我的行销中子， 有了那些行销中子， 我赚了五千万美元， 我雇了 65 个人，这是我的团队。 这是我们想做的东西。 那会是台很大的机器， 直径大概有三公尺， 液体会带动旋转， 中央会有个大旋涡， 将电浆放在上下方， 活塞撞击边缘， 砰！活塞压缩电浆 就会制造一些能量， 中子就会在液态金属里出现， 接着进入蒸汽机後就会产生涡轮， 有些蒸气会回过头来 引燃活塞。 我们大概每秒要跑一次， 如此就能产生 100 百万瓦特的电力。 11:25 我们也制造了注射器， 这个注射器会让电浆开始运作。 注射器让电浆维持微温的热度， 大约是摄氏三百万度。 不幸的是那并不持久， 因此我们得稍微延长电浆的寿命， 但上个月有了很大的进展， 那麽我们现在就有了压缩电浆。 接着我们建立一个小球型， 大概这麽大， 有 14 个活塞环绕它， 如此就能压缩液体。 可是电浆很难压缩， 当你压缩它时， 会变得像那样有点变形， 因此你需要选择活塞运作最好的时机， 为此我们用了几个控制系统， 在 1970 年时这根本不可能办到， 但是我们现在可以做到， 透过良好、全新的电子设备即可。 12:09 最後，大多数人会认为核融合 在未来也不会实现， 但事实是，核融合已近在眼前。 我们就快达成了。 大型实验室显示了核融合是可行的， 现在也有一些小公司在考量， 他们发现那并非无法完成， 而是要找出能符合成本效益的方法。 公众核融合 (General Fusion) 是其中一家小公司， 如果顺利的话，很快， 就会有人解决那个难题， 也许就会是公众核融合公司。 12:35 非常感谢。 12:37 （掌声） ※ 引述《ijsfkira (ijsfkira)》之铭言： : 看了大家吵了一天 : 我来稍微解释一下 并说一下我个人感想好了 : 我虽然也搞物理 但我不是核子方面的专家 也不搞实验 : 动手能力也绝对是远远逊於这位同学 : 首先讲一下核融合和核融合反应炉 以及这位同学的核融合反应炉是哪种 : 基本上 目前几乎所有核融合反应都是以以下过程为基础 : 氘原子核 + 氚原子核 → 氦3原子核 + 中子 : 由於氦是没有辐射性的物质 因此这就是为什麽大家说核融合比较乾净 : 然而反应过程会放出中子 当放出的中子射进其他外界物质时 : 依然会使得这些物质变得有辐射性 : 这个过程其实很单纯 但实际面最困难的地方 就是在於要发生反应的话 : 必须要先克服氘和氚原子核间的正电排斥力 : 而且还要使得输出能量>输入 才有商业价值 : 目前有很多种方法做到这种事 : 最直接的方法就是乾脆直接来加热这些原子核 : 让超高动能的原子核间靠着彼此的碰撞来突破正电排斥力 : 这种方式不方便的地方 : 就是在於为了让反应产生 也为了让输入<输出 : 我们必须要将这些原子局限在极小的范围 : 加上输入的能量 : 这样所产生的炉心温度远高过太阳核心的温度 : 一般所听到"核融合反应炉内部温度一亿度"就是指这种方法 : 大体上 你所听到用磁场环或雷射来局限原子核的方式 : 背後原理都是这种方法 : 而目前花最多钱投资的核融合实验 多数也都是这种方式 : 还有另外一种方法 则是乾脆直接"加速"原子核 : 这跟刚刚的方法听起来好像很像 可是实际上不太一样 : 因为使用加热的方式 原子核虽然速度很快 但是彼此的运动方向是非常混乱的 : 而加速原子核 指的是直接用电场让原子核之间的运动比较一致 : 加速这些原子核的好处 是你不必担心怎样局限这些原子核 : (因为直接加速 会让这些原子核的运动方向比较一致) : 一般采用的 就是利用导线 制造封闭状的电场 : 然後原子核就会因为这种封闭状电场 而以较为一致的方向向中心移动 : 这种方法的坏处是 原子核能发生核融合反应的机率远低於上一种方法 : 因为离子束很难做到这麽紧密 : 因此非常难做到输出>输入 : 基本上这种方式比较少有公司和政府真的用钱来投资商用前景(虽然也不是没有) : 然而 就算无法做为商用的核融合反应炉 : 这种方式 由於更容易制造 : 也成为了可以实用的中子产生器 在很多医疗或石油界中有实体的应用 : 要提醒的是 这两种方式 磁场跟电场的脚色是不一样的 : (因为我看到前面有人建议这个同学 怎麽不做一个托马士环) : 第一种方式 让核反应产生的原因是加热 磁场的目的是为了局限原子核 : 但在第二种方式 电场"本身"就是诱发核融合反应产生的因素 : 使用磁场环无法有同样的效果 : 当然还有其他种可能方法 例如渺子融合 或者是冷融合 : (虽然基本上 冷融合目前的主流共识是认为是伪科学) : 我说了这麽多 只是想说 : 要实现核融合本质上不是件困难的事 困难的是 怎麽样让输入<输出 : 基本上 这位同学的方法 就是属於第二种方法 : 这种方法其实也是最多业余玩家在玩的 : 这个网站就是使用这种方式自制核融合反应炉的网站 : http://www.fusor.net/ : 他们有简单的入门介绍和指引 你可以在上面问到很多相关资料 找到很多资讯 : 他们也会有认证 : 以下是经过他们认证真的制作出反应炉 : 或虽然做出来 却没有中子只有电浆的玩家的列表 : http://fusor.net/board/viewtopic.php?t=13&f=7#p512 : 目前最年轻经过认证的制造者是13岁 : 如果对这个方法有兴趣 想要自己玩 欢迎参观这网站 : 对於这种方法的历史 也可以参考 : http://en.wikipedia.org/wiki/Fusor : 所以 最後 到底这位同学做出来的是核反应炉吗? : 我个人的回答是 无法排除是否是真的或假的 : 因为基本上这种方法是过去十几年就早就有很多人在玩的 : 只要改进 没道理不可能重现 看起来他也还不至於太离谱 : (当然我对他内文有很多不满 像他说内部温度是一亿度) : 只是看起来似乎有点阳春 像我就在想他的真空抽得够不够之类的 : 更重要的是 由於他并没有测量到底有没有中子 因此甚麽都无法判定 : 事实上的确就像前面很多人说得一样 : 没有中子的话 那其实就只是拿一堆离子核用电场加速 : (说穿了就是个电浆球) : 然後 我最後要说一下我自己的主观评论(可能是我自己也是物理系毕业的原因吧) : 这个同学的确非常值得鼓励 因为他自己动手做 : 实作能力的确比起一般物理系大一生 : 甚至是不少大学毕业或硕士生都还要高上很多 : 但我老实说 这种东西 以台湾的技术力和人员 : 不少人如果真的有心想做的话 是可能可以自制的 : 实在没必要用这件事来酸很多有的没的... : 毕竟 同样的 这位同学的理论能力或专业能力会在未来进步 : 但我也有认识很多做实验的物理研究生 也是在後来才培养出一定的实作能力 : 但我认为原能会核能所所长所说的"科学家都该跳楼" : 的确有点太过份太自以为是 : 我查过说这句话的人是学专业核工毕业的 : 因此可能对这种国外早就很多业余玩家玩的玩具 比较没注意或看不上眼 : (又或者是记者节录对话不完全吧) --

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