【原子能】无限能源的秘密就蕴含在甜甜圈当中（下）

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精华笔记

上一期讲到，托克马克装置，它实现了101.2秒的反应时间。

为什么反应时间这么关键？因为核聚变这个事情难以持续。我们说传统的做法，要让核聚变发生，要有一个原子弹先爆炸产生一亿度的高温，那么自然而然就会发生核聚变。问题是要如果去做一个发电机？明显不可能每发一次电我就在里面引爆一颗原子弹。但庆幸的是我们有一项技术叫做激光，激光的一个好处就在于它可以在局部范围内产生非常高的温度。激光的原理我们以后会专门用一个单元来仔细讲，激光也是爱因斯坦的贡献，用激光在一个小的范围内产生1亿度的高温根本不是事，对激光来说非常容易。但是反应物被托克马克装置束缚住之后，它是不断地处在高速运转的状态，速度非常快，才能够被磁场给束缚住。因为只有当运动速度很快的时候，才能有足够强的洛伦兹力去hold住它。这个时候要用激光去瞄准这些高速运动的粒子，就变成了一件非常困难的事情。

就是说我们要让反应不断地持续下去，激光怎么样去对准，让它不断的持续的加热，这就是一个巨大的问题。所以从物理的原理上来讲，好像很简单，有1亿度我就可以发电了，但是首先我要把一亿度装住，其次我要一直让它保持一亿度。因为核聚变发生了之后，它也会释放出能量，我如何引导这些能量继续的去支撑住1亿度的高温，让它不会凉掉。因为一旦凉掉的话，整个反应就停止了。所以说为什么可控核聚变那么难以做到？它是一个工程技术上难以逾越的瓶颈，用激光点火，这一点应该是没跑了，但我觉得很有可能要采用新的办法，才能保持1亿度的高温。

那为什么这个东西又叫做人造小太阳呢？太阳为什么会发光发热就是因为太阳发生的反应是核聚变！所以如果我们成功的做成了一个可以一直点火的托克马克装置的话，它的原理其实就跟太阳一样了！如果我们手上握有一个太阳的话，可以说就有取之不尽、用之不竭的能源了。在60年代世界上刚刚开始全面研究可控核聚变的时候，这绝对是每一个国家的高度机密。因为你想想看，一旦你研究出了这个东西，你相比其他国家来说，就可以做到能源垄断。在能源上别的国家根本就没有任何竞争力了，然后中东卖石油的可能很快就破产了，因为没有人再去买他们的石油了。当然，石油的使用价值还有很多，它不光是用来做能源，有很多工业产品，比方说塑料化纤这种聚合物，以及高分子材料，都和石油有一定的关系。所以就算可控核聚变真研究出来了，石油的价格可能会掉一掉，但是要让中东的这帮石油大亨们完全没有生意做，应该也是不可能的。

那么这里可以提一点就是，为什么人类的宇航事业特别喜欢探索月球？恰恰是因为月球上有一种特别稀有的物质，这种物质在地球上并不是很多，叫氦3。我们知道一般的氦气中的氦原子有两个质子两个中子，而氦3只有两个质子，一个中子，它是氦的一种同位素。氦3为什么这么有价值？恰恰是因为如果用氦3来做核聚变原料的话，它最终释放出来的反应物只有带电的质子，连中子都没有，可以说它是一个最清洁、最环保、最高效的能源。反应完了之后外面基本只要加一层金属就能把质子给挡住，就因为质子带电所以是非常好防的。我们之前讲核辐射的时候也说了，氦核一张纸就能够挡住。氦核里面无非就是两个质子，那两个质子都不能把我怎么样，一个质子可想而知，其实是比较容易防住的。所以说氦3将会是提供最完美核聚变的能源材料，它连中子辐射都没有，而且他每一次单位反应释放的能量相对来说是很大的，可以说又清洁、又高效。

氦3在地球上没有多少，但是月球上含量非常高，据说月球上氦3的含量至少在100万吨以上。如果氦三真可以拿来发电的话，可供人类使用几万年，所以说为什么月球资源那么重要。当然了，离我们去月球上把资源搬回来，再实现可控核聚变，还有很远的路要走。至少三五十年，我觉得是一定需要的。

总结一下这一集的内容，什么叫可控核聚变？就是人为控制核聚变的反应速率让能量非常缓慢、非常的温和的释放出来，从而可以用来发电。可控核聚变它是一个大难题，人类已经研究了差不多50多年，依旧没有得到非常好的解决，主要问题：一是如何用一个装置去装住1亿度的高温，当然这个问题现在已经基本上解决了，就是用甜甜圈式的托克马克装置，用磁场把高温物质束缚在一定范围之内就可以了；但是如何点火，让它持续高温，这个是非常难的。可控核聚变如果解决了之后，它也许可以一劳永逸地解决人类所有的能源问题。

最后，我想请你来思考一下，除了能一口气解决人类的能源问题之外，你觉得可控核聚变一旦做出来，全世界会发生什么天翻地覆的变化？非常期待你的留言。