美聯(lián)社今天放出一個超級重磅的消息，標(biāo)題為“US scientists set to announce fusion energy breakthrough：美國科學(xué)家將宣布突破可控核聚變”！

之前這類標(biāo)題聽多了，還以為只是提高了點火溫度，或者延長了核聚變的時間。

但是文中居然放出一個十分重要的信息，那就是美國科學(xué)家已經(jīng)實現(xiàn)了凈能量增益！

對于長期關(guān)注可控核聚變的人來說，凈能量增益的實現(xiàn)就意味著可控核聚變的成功。

有人甚至將此次實驗比喻成人類第一次從石油中提煉出汽油，并用于燃燒。

但是可控核聚變的意義遠(yuǎn)超汽油之于工業(yè)革命的意義。

毫不夸張的說，如果此次實驗最后被證實，其意義堪比人類移民外太空，直接提高人類文明等級，沖出太陽系都指日可待！

而在國內(nèi)各大平臺，美國實現(xiàn)可控核聚變的消息已經(jīng)開始熱搜了！

據(jù)美聯(lián)社華盛頓的報道，美國能源部長詹妮弗·格蘭霍姆 (Jennifer Granholm) 將于周二（美國時間）宣布一項“重大科學(xué)突破”！

而英國《金融時報》已經(jīng)提前透露了消息。該報道說，美國的科學(xué)家已經(jīng)在實驗中首次實現(xiàn)了可控核聚變產(chǎn)生的能量超過點燃可控核聚變所需的能量，這就是凈能量增益。

但是目前這只是媒體的披露，至于官方的說法還有待時間的驗證！

什么是可控核聚變的凈能量增益？

經(jīng)常關(guān)注可控核聚變的讀者，經(jīng)常會看到我國的EAST（先進(jìn)實驗超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置）已經(jīng)開始放電。

其實用可控核聚變放電，幾十年前人類就已經(jīng)可以做到。但是放電不同于發(fā)電。放電只是試驗階段，而用可控核聚變發(fā)電則意味著可控核聚變的商業(yè)化。

很多人對可控核聚變都存在著誤解，以為可控核聚變目前還沒有實現(xiàn)，完全是由于工程上的問題難以解決！其實這種想法并不是十分正確。

我們思考一下，到底可控核聚變發(fā)展到哪一步才算成功？

一：將核聚變溫度提高到一億度！

二：反應(yīng)時間提高到一個小時！

三：等離子體濃度提高到一兆安！

其實這三個條件都不是衡量可控核聚變成功的因素。

真正實現(xiàn)可控核聚變則是投入小于產(chǎn)出。

也就是用于實驗的能量投入要小于可控核聚變產(chǎn)出的能量。這樣就可以通過可控核聚變獲得額外的凈能量，這就意味著可控核聚變已經(jīng)成功了。

之前我國的可控核聚變雖然也能放電，但是用于點燃可控核聚變投入的電力還是大于可控核聚變的放電量。那這就是一種虧本的買賣，也就不能意味著可控核聚變的成功。

那可控核聚變消耗的電力都用在哪了？

我們知道，可控核聚變就是將氫原子核聚變成氦原子核。在氫原子核聚變的過程中會導(dǎo)致質(zhì)量虧損。這種質(zhì)量虧損會以質(zhì)能方程E＝MC2的形式釋放出來。

對人類來說，電解海水中可以獲得大量的氫元素。但是這只是第一步！用于聚變的氫原子一般都是氫的同位素氘和氚。光海水中就包含45萬億噸氘，一噸海水提煉出的氘如果用來聚變，釋放的能量相當(dāng)于300噸汽油釋放的能量。

但是想從海水中獲得氘和氚就需要電離。這會消耗大量的電力！這只是第一步。

可控核聚變目前有很多方式，比較現(xiàn)實的有磁約束核聚變，慣性約束，激光約束核聚變等等方式。

但不管是哪種方式都需要約束，那約束誰呢？

當(dāng)然是氫原子，如果沒有約束機(jī)制，你怎么能控制住氫原子？

而約束氫原子又會消耗大量的電量。

然后約束氫原子還是第二步，接下來如果讓氫原子相互碰撞，就得克服氫原子核外的電子之間的電磁排斥力。

所以就需要將用于核聚變的氫原子核外的電子全部打掉！

這樣就會形成大量的帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子的等離子體。

用于實驗的等離子體越多越好，撞擊的幾率就越大，所以等離子體就會變成等離子漿！

這一過程又得消耗大量的電力！

等離子漿要想核聚變就得相互撞擊。所以就需要用外力施加壓力。比如慣性約束，激光約束，磁場約束等等都是給等離子漿試壓，從而提高氫原子核的撞擊力度和概率。

而磁場約束，慣性約束，激光約束的設(shè)備一旦運行，就意味著大量的電力消耗。

可控核聚變最重要的一點是聚變時的溫度必須高，起碼得達(dá)到數(shù)千萬攝氏度到上億攝氏度。溫度越高，意味著氫原子核撞擊越劇烈。這樣才有更大的概率沖破原子核之間的質(zhì)子排斥，然后聚變成氦原子核，從而釋放核能。

但是維持上億的高溫談何容易，這得投入多大的電力，所以可控核聚變很大一部分用電量都在維持上億的高溫上。

另外核聚變過程中會釋放大量的中子，而中子不帶電，不受磁場的約束。隨著可控核聚變的不斷進(jìn)行，反應(yīng)堆里會不斷釋放中子，核聚變的效率越高，釋放的中子就越多。

這些中子基本無法被約束住，就像脫了韁繩的野馬到處亂撞，導(dǎo)致反應(yīng)爐的籠罩壁被撞毀到失去屏障功能。

所以核聚變就不得不停止。這也就是可控核聚變點火時間不能維持長時間的根本原因。

但在這時候停止核聚變，反而是在聚變最高效的時候。下一次再點火，就相當(dāng)汽車重新起步，這消耗的燃油比汽車維持高速運動的燃油大的多。

所以啟動一次可控核聚變會消耗大量的電力。如果可控核聚變釋放的電量遠(yuǎn)不如投入的電量，那可控核聚變是無法成功的。

目前世界各國的可控核聚變都在解決投入與產(chǎn)出比的問題。只有壓縮投入的電力，增大產(chǎn)出的電力，這樣可控核聚變才會成功。

目前的問題是，現(xiàn)在只是在實驗室完成可控核聚變的投入大于產(chǎn)出，如果可控核聚變用于大規(guī)模商業(yè)化，那得建立核聚變站。

從實驗走向工業(yè)可能會導(dǎo)致核聚變效率降低，從而導(dǎo)致核聚變的實驗之路變得艱難！這或許又是一個亟待解決的問題！