可控核聚變是否真的有傳説中那麼美好？_風聞

【本文轉載自知乎網友@Dr.張狒狒，已獲授權】

作為第一壁材料(Plasma Facing Materials)的研究者，也算是半個ITER的研究員，我覺得我還算是有點發言權。

説幾個大家可能會問的問題吧。

可控核聚變能不能實現？

第一枚原子彈造出來前十年，人類還不知道裂變是個啥。第一枚原子彈造出來之後，人類也不知道這東西到底能不能炸。曼哈頓計劃僱了13萬人，花了20億美金(相當於現在250億美金，雖然聽起來很多，但是也就夠戰爭打兩週)，賦予了最高優先級，五年造出了三枚原子彈。

然後利用核聚變的氫彈，現在(至少已公開資料中)認為只有中國的于敏構型是唯一合理的設計方案，其他國家的氫彈都無法長期戰備保存。優先級高的科研領域，總能出現點驚世駭俗的成果。

​跟大家道個歉，之前寫的時候沒有認真查資料，至少美帝也是有熱核彈頭，現在也有，比如B83。于敏構型與U-T構型究竟一不一樣，我沒查到資料。如果有誤導到一些朋友，我深感抱歉。

現在ITER的目標是花100億造個堆。但各國政府的意見一來不統一，二來還會搖擺。進度緩慢幾乎是必然的。但是你看中國開始大力推進這個項目之後，每隔幾個月在科研上就有振奮人心的好消息，政府一言九鼎的好處。

如果説商用爐是第五個饅頭，直接吃第五個饅頭當然是不現實的。而其實之前的四個饅頭還挺好吃的，也挺頂飽的。

這個圖就是世界上聚變實驗堆實驗歷史數值(最新的圖有HT系列，也就是EAST的實驗數據)，左軸是triple product(粒子密度x束縛時間x粒子温度)，理論預測當這個數值超過3x10^21時，等離子體內氚可以自持，等離子體可以持續燃燒，Q值就是輸出和輸入能量的比值橙色帶狀，Q值大於1聚變堆能量可以自持，Q大於10有商用發電意義。各個實驗堆一開始都不大，為了省錢，一個東方超環總項目預算才3億人民幣(上海外高橋發電廠總投資54億，當然這個屬於拿最便宜的實驗堆和最貴的火電站比，比較不厚道)。

直到實驗了好幾個堆之後，我們才發現，其實腔體越大越容易實現等離子體自持以及達到足夠長的束縛時間，點火和自持的數理模型才慢慢建立起來，但也可以説可控核聚變的理論模型直到現在也沒有完全建立起來，到底需要什麼樣的條件，誰都知道但誰也不清楚。

大概真正可行的可控核聚變方案出現之前，我們可能都不會知道到底怎樣建這個堆才是又便宜又好用。

哦，對了，我們嘴裏説的永遠的三十年和別人嘴裏永遠的三十年有完全不同的意義。三十年前我們是以曼哈頓計劃的背景説的三十年，有點像“三年超英，五年趕美，跑步進入社會主義”，要是當時能得到像曼哈頓計劃那樣的支持，可能三十年商用爐也能出。而我們現在説的三十年，是以過去三十年的研究趨勢預估的未來，就好像現在的“中國製造2025”“兩個一百年”。

關於商用爐的未來有一好一壞兩個消息：一個好消息是中國政府的計劃是三十年，到2050年要出商用實驗爐；一個不太好的消息是，美國政府的計劃已經推到世紀末了，説2099年能出商用實驗爐就不錯了。

(凡是美國人搞不出/不願搞的都是辣雞？2050年中國只要沒有滅國，那應該已經站在世界頂點了，到底聽誰的，其實各國的心裏還是有數的，ITER枯木逢春我覺得大概還是因為有中國力推。)

説完第一個能不能的問題，第二個問題我們説一説值不值。

可控核聚變電站值不值得投資？

第一代的商用聚變電站肯定帶有很強的實驗性質，其本身商用發電的收益可能並不高。但和任何其他大型項目(比如路橋網，比如高鐵網)一樣，各種相關科技、衍生工藝和設計理念必然會影響社會的方方面面，比如高温超導，比如強磁場材料科學，比如抗輻照/自修復材料，比如熱核輻射源實驗平台，比如能量轉換系統，比如極端條件冷卻系統，比如複雜結構加工及整合，比如等離子體物理學，這個大項目目前中國才投入了十來億就已經取得了較為豐碩的成果，吸引了一大批海外學者歸國，與國際機構的合作也變得更加緊密，這十來億花的特別值。

光是吸引一批高端海外學者這一點上，就不止十來億了。這些學者可是戰略資源吶。

那可控核聚變值不值得建設？

反正現在也是擬定要建設大的商用實驗堆，是帶有實驗性質的零代堆，預計100億歐元，50萬千瓦，上海外高橋超超臨界機組2000MW (200萬千瓦)，投資50來億人民幣，投資其實還是可比擬的(不開玩笑，才二十來倍差距)，零代堆尚且如此，一代堆應該就能有相近的成本，二代堆或者三代堆大概就能夠小型化上船上航天器了。

不走第一步永遠不會知道第二步該怎麼走。三極管放大器基本結構極其簡單，但是現在常用的設計相比之下顯得極其複雜，簡直面目全非，但最開始的三極管放大電路不應該投產嗎？

前幾個月不還有人説要想振興半導體就要每年投一千億連投五年嗎？分十分之一給可控核聚變，五年必出商用實驗堆好不啦？

我們又不存在煤炭和石油產業資本家干政，沒有道理不發展可控核聚變的啊。