中國距核聚變發電還有6年？將開建全球最大脈衝驅動器，2028年發電_風聞
越国居民-2022-09-16 07:41
寫在前面:
中國核聚變發電只再需6年成真. 若2028年併網發電成功, 這是一個劃時代的躍升, 是裂變發電無可比擬的: 不但釋放的能量比後者大, 無高端核廢料, 無環境污染，反應易於控制，核事故風險極低；而且燃料供應充足, 廢料無法制作核武器, 因而聚合發電也就沒了政治干涉。核聚變發電缺點當然有, 主要就是反應條件苛刻，技術要求非常高。核聚變發電技術的逐漸成熟, 或將漸次淘汰現有的核電站, 煤發電, 油汽發電, 讓世界真正進入高能無污染的綠色天地, 它絕大的減少地球因温室效應而暴增的水旱災害,酷熱與暴冷, 屆時藍天白雲抬頭可見. 更欣慰的是, 中國將率先完成從零到一的進程!
浙江優質軍事領域創作者《南華早報》報道了一個讓人驚喜的消息，中國頂級科學家稱核聚變發電距離我們只有6年的時間了，據這位科學家表示，中國政府已批准建設世界上最大的脈衝驅動器，計劃在2028利用核聚變能併網發電。
Z-FFR聚變電站：更容易實現的核聚變發電技術《南華早報》報道稱，發佈這消息的是中國工程物理研究院的彭先覺院士，他是在9月9日北京Techxcope（遠望智庫）的在線會議上表示“聚變點火是當今世界科技皇冠上的一顆明珠”，但是要實現聚變點火太難了！
彭院士説核聚變點火有兩種，一種是激光點火，利用高頻脈衝的極光輸出來點燃核聚變燃料小球，但這需要性能極高的儲能設施比如高性能電容與激光來驅動，對目前來説技術難度太高。
另一種是磁約束等離子體核聚變，這種是利用磁場約束極端高温的氘氚等離子體來讓其中的氘核和氚核聚變，不僅需要不斷對等離子體提供加熱，還需要長時間約束它，儘管已經露出一線曙光，多項技術上獲得了突破，但難度同樣非常大，實際應用遙遙無期。
彭院士表示一種包含聚變和裂變反應堆結構的混合堆可以相對降低這個難度，Z-FFR聚變堆的中心聚變需求功率比較低，易於實現，用聚變為裂變提供中子增值，聚變只佔整個反應堆能量的5%，裂變佔95%，這個混合堆可以使用核廢料作為原料，將會率先實現聚變應用！
Z-FFR混合堆，用的是什麼技術？
Z-FFR其實是兩種技術的混合，Z-箍縮技術和裂變增殖堆，網上關於這方面的資料比較少，筆者找到了《中國工程科學》期刊上的一篇論文，可算是説明白了：
Z-箍縮其實是一種慣性約束結束，這個説起來有點複雜，這裏先給出一個簡單的概念，和那個慣性約束的激光點火核聚變是有一種約束類型，只不過點火方式改成了脈衝電流產生的強磁場，它的標準定義如下：
數十MA大電流（Z方向流動）通過金屬柱形薄套筒產生的巨大洛倫茲力（磁壓強度達百萬大氣壓以上）推動套筒等離子體高速徑向內爆（箍縮），並以每秒數百公里的速度撞擊聚變靶丸，把動能轉化為實現聚變所需的輻射能（X射線）和物質內能。
脈衝電流產生的強磁場作用於自身載流等離子體負載，使其受到洛侖茲力作用而向負載軸心內爆，通過慣性約束實現熱核點火和燃燒。基於脈衝功率技術的快Z箍縮(Fast Z—pinch)技術可以實現驅動器電儲能到Z箍縮負載動能或X光輻射能的高效率能量轉換。2010年提出的Z箍縮直接驅動激光預熱磁化套筒結合了慣性約束中壓縮加熱和磁約束中磁絕緣和α加熱增強的優勢，有望為實現聚變提供新途徑。
大致意思是目前激光約束突破很難，但Z-箍縮給出了一個新方向，使得聚變的門檻變得更低，原因也比較簡單，與磁約束動輒幾棟樓那麼大、聚變腔體堪比一個小會議室，Z-箍縮明顯要小很多，能量輸入也不大。
Z-FFR混合堆的另一個關鍵就是次臨界反應堆，它以低含量鈾-235為核燃料，混合大量鈾-238（普通核反應堆中這個為核廢料），輕水為傳熱、慢化介質並與壓水堆技術結合的次臨界反應堆。
它的工作過程是這樣的，氘氚聚變後的高能中子能量達14MeV，通過輕水減速後被鈾-235捕獲發生裂變，其裂變產生的2~3個“中能”中子被輕水減速後再被鈾-235捕獲再次裂變。
另一個則是輕水減速中子的效果很差（就需要它不好），大部分聚變產生的高能中子並不會被減速，而是直接被鈾-238捕獲，高能中子可以直接讓其裂變，能量稍低的也能讓其完成增殖變成鈾-239、經過幾次衰變後轉化為鈈-239。
鈈-239大家都知道，這是製造原子彈的原料，當然這也是可以裂變的產物，所以在混合堆中裂變燃料利用率之高難以想象，比如快中子增殖堆中的釷等都以利用起來，對這些可裂變或者原來的裂變堆中的難以裂變的原料甚至核廢料都可以裂變，利用率可達90%以上，就目前地球上的鈾、釷資源可以為人類提供千年的能源。
還有一個關鍵則是其裂變過程的中子大部分都是Z-箍縮核聚變提供，如果Z-FFR混合堆失控，Z-箍縮核聚變停堆，那麼提供裂變的高能中子將減少直至消失，這個裂變堆也會漸漸停止，不存在熱失控的問題，這就是次臨界堆的安全性。
