美国激光核聚变：算多大事儿？

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Q>1.0，输出能量大于输入能量，“盈亏平衡”突破标志。

Q>2.5，输出能量转化为电能后仍大于输入能量，“实用化”突破标志。

Q>30，输出能量转化为电能后可实现盈利，“商业化”突破标志。

到了这里，哥们儿，恭喜你，聚变成功啦！

原理有了，目标也有了，那么接下来事情该怎么办呢？有两条路。

惯性约束

用N束激光从四面八方围着一个芝麻大小的氘氚球打，瞬间将原子核挤成高温高压，达到聚变条件，俗称“激光打靶”，学名“惯性约束”。打完之后，换上另一粒芝麻，继续打。

美国国家点火装置（NIF），可在一瞬间将上兆焦耳的能量通过192束激光打在一粒芝麻上，当之无愧的全球最强激光打靶装置，自2010年正式点火后，一路连刷纪录。 2022年 12月5日，在激光向目标输送2.05 兆焦耳的能量后，聚变反应产生了3.15 兆焦耳的能量输出，短暂地实现了聚变点火。

但问题是，这样一阵一阵，怎么做到持续稳定发电呢？

先别管发电的事了，有没有觉得这粒芝麻像一个迷你氢弹？如果激光打靶真打利索了，以后氢弹就不用原子弹引爆了，纯聚变弹水到渠成。即便打不利索，研究一下核爆过程，也更有利于氢弹结构的优化。

这可真是个伤心的故事，说好从良的，走着走着又走回打家劫舍的老路了。

从应用上说，激光核聚变很难走到最后的发电阶段，激光器本身是一种能量利用率很低的装置，美国人虽然用2.05M的输入能量产生了3.15M的输出能量，但为了产生这2.05M的激光能量，却消耗了300M的电能，这本帐亏到姥姥家了。

正因为如此，很多人指责 美国国家点火装置（NIF）就是个骗经费的玩意儿。其实话不能这么说， 自从五大流氓一起签署了 《全面禁止核试验条约》，谁也没脸光明正大搞核爆试验，从这个角度讲，激光打靶还是一个不错的补充，毕竟煮茶叶蛋的手艺是永无止境的，总有改善的余地。

除了前面狂奔的美国，后面的法国兆焦耳（LMJ）、中国“神光”系列、日本GEKKO XII也都没闲着，只是新闻上得少，毕竟和氢弹沾着边，不方便大张旗鼓。

因为激光打靶始终逃不掉氢弹的影子，所以即便把Q值刷到1以上，其意义也没那么惊世骇俗。道理很简单，如果把引爆氢弹的能量看作输入能量，氢弹爆炸的能量看作输出能量，那么氢弹的Q值早就刷到天上去了。

想要让核聚变沦为开水工发电，还得指望第二条路。

磁约束

到了一亿摄氏度，原子核和电子早被打散了，成了“等离子体”，没了电子的氢核带正电，正好可以被磁场约束，然后用强大的磁场把原子核拧到一起，所以研究聚变的单位经常叫“某某等离子体研究所”。

磁约束根据不同的结构特点，也分好几种。

托卡马克

托卡马克是俄语，可见当年苏联对这个领域的贡献，是从0到1的先驱者。托卡马克的磁约束特征：纵向线圈和极向线圈非常分明，纵向磁场完全由外部的线圈提供，极向磁场由线圈和等离子体电流产生，两个磁场共同约束等离子体。等离子体有电阻，可以利用“欧姆效应”加热，也就是用感应电流给等离子体通电，而且通电后的等离子体相当于一个线圈，还会产生磁场。不过温度升高后欧姆加热效率降低，后期还要辅助加热手段，比如射频波共振加热、中性束注入加热等等。

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