上个月挤了俩小时高铁去合肥科学岛。
不是旅游。
是蹲了三个月才申请到的公众开放日,就为了凑到跟前去看那台被大家喊成”人造太阳”的EAST装置。
隔着三层夹胶玻璃往观测窗里瞅的时候,我其实有点失望——没有科幻片里那种亮得晃眼的金色光团,就只有一团淡紫色的、飘来飘去的等离子体,像被穿堂风吹得晃悠的酒精火焰。旁边跟着的年轻工程师叼着泡了胖大海的保温杯,见我这表情乐了:”真以为跟拍电影似的?这玩意儿稳定飘个100秒,我们全组人能凑钱吃三顿重庆火锅。”
那团淡紫色的火,根本不是太阳的”缩小版复制品”
很多人上学时听科普,总觉得可控核聚变就是在地面上复刻太阳的反应过程。真不是。
太阳核心能持续发生聚变,靠的是自身巨大质量带来的超强引力——把核心处的氢原子压到足够近,近到能冲破原子核之间的静电排斥,撞在一起放出能量。我们在地面上哪有这条件?总不能为了凑够能触发聚变的引力,专门在地面上堆出一个跟木星质量差不多的大铁坨吧?先不说那玩意儿根本造不出来,光堆出来的重量就能把地壳压出个窟窿。
所以地面上的聚变反应,走的完全是另一条路:不靠压,靠烧。把要反应的氘氚燃料直接加热到1亿摄氏度以上,热到原子外围的电子全被剥离开,变成带电的等离子体——这时候原子核的运动速度快到根本顾不上互相排斥,撞在一起的瞬间就能放出巨大的能量。

我当时盯着这团淡紫色的火愣了半天,突然反应过来:我们花了几十年搭起来的这套装置,本质上就是个没有火焰的超级炉子。只不过这个炉子的”炉壁”不是耐火砖,是看不见的磁场。
别信那些”十年就能用上便宜聚变电”的爽文
前几年每次实验破个纪录,网上总能刷到一堆”核聚变马上要商业化,以后电费白给”的言论。
说实话,我之前也差点信了。直到那天跟工程师蹲在走廊里啃他从食堂带的卤鸭翅,才知道这些爽文离现实有多远。
你想啊,那团1亿度的等离子体是什么概念?地球上已知的任何材料,只要碰到这团东西的边,瞬间就会汽化。所以我们现在能做的,就是用超强的磁场,把这团热得离谱的等离子体整个托在真空罐的正中间,像用无形的手举着一团晃悠的烛火——只要稍微有点风吹草动,这团火歪一点碰到”罐壁”,实验就直接失败。
前两年EAST创下的403秒长脉冲运行纪录,听着好像也就7分钟,短得离谱对吧?工程师翻了个白眼给我算帐:”你行你上,你能把一团1亿度的东西在空中稳稳举7分钟不碰掉,我给你发一整年的奶茶卡,全糖加珍珠那种。”

这还只是最基础的门槛。更难的账在后头:为了把那点燃料加热到1亿度,我们要靠巨型的加热装置输入大量电能。之前很多实验的状态是什么?你花了100度电把等离子体烧热,最后它反应放出来的能量,连50度都不到。这就像你开个小店,进材料花100块,卖出去只收到40块,这生意谁能长久做下去?
现在全球所有研究团队拼了命要追的那个能量增益因子Q值,算的就是这笔账——什么时候投入1度电,能从聚变反应里拿到2度、3度甚至更多的电,这时候才算是真的摸到了商用的门槛。之前有人说我们离这个目标还有几十年,真不是故意泼冷水,是真的每一步都要踩得扎扎实实的,没有捷径可走。
我们现在所有的努力,其实是在给几十年后的人攒礼物
从科学岛回来那天,我在高铁站等车,刷到有人在网上骂”核聚变就是永远的画饼,再过50年还是老样子”。
我当时没反驳。
毕竟那团飘在真空罐里的淡紫色火焰,现在还很弱,还飘得晃悠,离能给千家万户供电的日子,确实还远。上次跟那个工程师聊天,他说他现在带的研一学生,等真的商用聚变堆并网发电的时候,说不定都快评上高级职称了。
但我那天隔着玻璃盯着那团火看的时候,突然有点晃神。
这场景跟100多年前莱特兄弟在沙滩上飞的那架破飞机,好像也没那么大区别——一开始只能飞个几十米,晃得厉害,底下看热闹的人都觉得这是瞎折腾,根本成不了气候。但谁能想到,几十年后人类就能坐着飞机跨越大洋,现在连普通上班族都能买得起打折机票?
很多人总觉得核聚变成了之后,就能实现”能源自由”——海水里到处都是能用来反应的氘,一升海水里的氘反应放出来的能量,差不多相当于300升汽油,反应完的产物是充气球用的氦气,没有放射性废料,也不会像烧煤烧油那样排二氧化碳。听着确实像科幻里的完美世界。
不过话说回来,就算真的有了取之不尽的便宜电,你在家把空调开到16度裹被子,还是会被你妈骂的。
我那天走的时候,工程师送我到门口,指着实验室墙上贴的满是公式的海报跟我说:”别总觉得我们是在做什么遥不可及的科幻研究,我们现在攒的每一点数据,都是给后来的人铺路呢。”
风从走廊的窗户吹进来,带着点合肥秋天的桂花香。
我当时突然觉得,那团飘在真空罐里的淡紫色火焰,好像也没那么远。
就像很多年前,人类第一次抬头看天上的太阳,想把这团光揣到自己兜里的时候,没人知道要走多久。
但总有人在走。
作者|科技
排版|科技
审核|知知