核聚变的突破

本周早些时候，位于加州的美国国家点火装置(US National ignition Facility)的研究人员表示，核聚变实验释放的能量超过了他们用来启动实验的高功率激光器所吸收的能量，这被称为“点火”或“能量增益”的里程碑式成就。那么为什么这是一个令人兴奋的结果呢?与我们一起解释的是帝国理工学院的核物理学家布莱恩·阿普尔比，以及《聚变时代》一书的作者、开发聚变反应堆的脉冲星聚变公司的首席执行官理查德·迪南……

布赖恩-核聚变有潜力成为一种革命性的能源，因为本质上它是核能的一种形式。但与核裂变不同的是，我们目前的发电厂是基于核聚变能的，它产生的放射性废物很少。它不会使用化石燃料，因此对温室气体排放的贡献很小。最后，我们用于核聚变的燃料很容易得到。我们可以从海水中提取很多燃料，然后我们可以在反应堆中培育聚变所需的其他燃料。所以它有能力成为一种革命性的能源。这是非常困难的。上周的实验本质上是一个里程碑，我们已经完成了许多挑战中的一个，我们需要一个商业核聚变能源。

克里斯:很明显，我们知道它是有效的，因为这就是太阳的运作方式，太阳已经存在了几十亿年，我们认为它还会再存在几十亿年。那么我们需要克服哪些挑战才能意识到太阳在地球上的作用呢?

布莱恩:是的，那是真的。所以我们知道它是有效的，但是我们50年来一直在努力做的是在实验室里以一种可控的方式来做，这样我们就可以得到精确的能量，我们基本上可以控制实验的所有阶段。所以我们上周所做的，或者是在加州利弗莫尔所做的，就是从聚变燃料中释放出来的能量比最初用来加热它的能量要多。然而，这些能量是以高能中子的形式释放出来的。所以我们首先要做的是扩大这个实验的规模，这样我们就能产生自然有用的能量。其次，我们必须找到从高能中子中获取能量并发电的方法，这是一种有用的能量形式。

Chris - Richard，我想我们现在已经进入了这样一个时代，我们不再认为这是天上掉下来的馅饼。我想，人们不会听说你在经营一家建造聚变反应堆的公司，他们会翻白眼。

几周前，我在瑞士的一个会议上提到核聚变是一种可能的技术。观众中有一个人真的笑了。他们说，‘啊，好像这永远不会发生似的’。所以对核聚变技术的怀疑是非常真实的。因此，对于这个行业的每个人来说，这确实是正确的，我认为很多人现在都在建议他们的范式。

克里斯-你们这样的企业都在朝着什么样的时间表努力呢?所以当你寻求投资时，当你让人们来投资时，商业计划的时间表是什么?

理查德:嗯，我的意思是，就像我们刚才说的，聚变是太阳在做的事情，但是我们没有太阳。你知道，正如人们所提到的，这是一个了不起的成就，但还有很多事情要做。所以在投资期限上，你不是在谈论三到五年的期限，直到你获得利润。这是为那些认真投资的人准备的，他们希望他们的孩子能享受这并不是很多风险资本家做的事情，这仍然不符合他们的模式。

Chris - Brian，当我们试图克服这些挑战时，我们从加州听说，他们正在使用激光来启动反应并测量出多少能量。这可能是一种方法，因为我们在英国也有其他人在做类似的实验。在牛津郡的Jet，我们有一个国际合作的反应堆，ITER，正在法国建造，我想他们到目前为止已经在这上面花费了230或240亿美元，不是吗?但是，所有这些东西都是在一个类似的方向上工作，还是它们都以不同的方式解决问题，这些都是增量知识?这些到底是怎么加起来的?

布莱恩:在一个非常基本的层面上，他们都在试图解决同样的问题，那就是，为了进行一个成功的聚变实验，你需要使等离子体，也就是聚变燃料，变得非常热。它需要比太阳中心更热，这样聚变反应才能真正发生。其次，你必须让等离子体保持足够长的时间，这样你才能有足够的反应来产生有用的能量。所以有一系列不同的方法，你可以用这些方法来处理加热加上限制或密封的问题。在利弗莫尔的一端，他们使用激光，但实际上他们并没有做任何实际的遏制。它们把等离子体撞击在一起，压缩它，使它的密度，是水的一万倍整个实验在十亿分之一秒内就结束了。在另一个尺度上，你有一些像喷气机这样的东西，你本质上是拿一些密度很低的等离子体，用磁场来限制它，做容器。在这两个极端之间，有很多不同的方法。一些初创公司正在寻找不同的方法，你可以把这些限制和加热方法结合起来。我认为这是一种涨潮，可以提升所有的船只，你知道，如果一个实验成功了，我们就能了解等离子体的行为，这可以与其他实验相关。

Chris - Richard，你们公司的任务之一是太空推进系统。核聚变是如何融入其中的?

我的意思是，就像你刚才说的，有几种方法可以做到这一点，他们刚刚在NIF做的，就是用这些大激光进行惯性约束。很多科学家，你知道，一直非常关注我们如何进行核聚变而不是我们应该如何进行核聚变。因为我们必须控制它，我们必须能够利用它，利用这些中子来发电。我同意电磁约束，就像你刚才说的在Jet或者ITER，非常非常适合电站核聚变。但是核聚变给我们带来了另一个希望。这不仅是为我们的星球提供无限动力的能力，也是离开太阳系的能力，因为我们刚刚在美国看到的同样的反应会让我们的排气速度比传统的太空推进器快一千倍，也就是说，两周内就能到达火星。如果它能驾驭推进力，它的潜力是不可思议的。因此，它在多个应用中利用了同样的能力。