上周去合肥科学岛找朋友蹭晚饭,刚进实验楼就闻见熟悉的速溶咖啡苦味。几个穿藏青工装的小伙子蹲在楼梯间啃菜包,没人扯”重大里程碑”的场面话,有人咬着包子含糊嘟囔,”这次比上次多撑了10秒”。
我当时愣了下。10秒?就为了这10秒,整个团队熬了快三个月。
你根本不需要背什么教科书式的聚变定义
上学时候物理课本上写的那串公式,什么轻核聚合为较重核时出现质量亏损、释放巨大能量,我考完试当天就全还给老师了。其实你根本不用记这些。你抬头看天上的太阳,它已经靠这种反应烧了50亿年,没添过一根柴,没冒过一丝烟,能量够照到地球上来。
一升海水里提取的氘,聚变释放的能量等价于300升汽油燃烧的热值。
太划算。
真的太划算。
之前总有人算,说全球海里的氘要是全用上,够人类按现在的能耗水平烧上百亿年,连太阳剩下的寿命都赶不上。

别被网上的”人造太阳马上并网”的标题党骗了。我第一次来实验室的时候,盯着那台两层楼高、表面爬满管线的装置问朋友,”这玩意明年就能给宿舍供上电?”他当时笑到手里的实验记录本都差点滑到地上,说要是真能明年并网,他现在就把工位上那把掉了半块漆的办公椅嚼了。
1亿度的等离子体,为什么抓不住
道理说穿了特别简单。你要让两个氘核撞得足够近、能凑到一起发生反应,温度至少得拉到1亿度以上。这温度什么概念?太阳核心的温度也就1500万度,我们实验室里造出来的这团东西,比太阳核心还热6倍。
什么固体材料能兜住这么热的东西?普通的钢铁1500度就化成铁水了,你拿什么接?
现在的办法根本不是用硬容器装。是靠超强的磁场,把那团像紫蓝色发光果冻一样的等离子体,完完全全悬在真空室的正中间,让它碰不到任何装置的壁。
难就难在”稳”。
你盯着控制室的屏幕看,那团光安安静静飘在中间,看起来特别温顺。稍微有一点扰动——可能是某根线圈的电流抖了0.1毫安,可能是真空室里飘进来一个多余的杂质原子,那团光”哗啦”就碎了,重重砸在室壁上,温度几毫秒内就掉到几千度,整个实验直接断档。
我们现在能稳定把1亿度等离子体悬浮在真空室里的最长时间,还没到普通人冲一杯速溶咖啡的时长。真要靠它发电,得让这团等离子体稳稳悬着,连续烧上好几个月,才能把回路里的水烧开,推动汽轮机转起来发电。
去年冬天我在现场看一次实验,屏幕上的等离子体刚碎的那一秒,整个控制室本来静得能听见机械键盘的敲击声,突然有人”啪”拍了下桌子,”刚才那个低频扰动是哪来的?”没人喊口号,所有人的注意力瞬间就钉在屏幕上那几毫秒的波动曲线上。

那个被吐槽了几十年的”永远还有50年”的梗
从上个世纪50年代第一批摸不着门道的聚变实验做出来开始,圈内就流传了个被玩了几十年的老梗:核聚变永远离实现还有50年。
这话听着像消极吐槽,其实真不是大家故意画饼。
我朋友在装置组待了快12年,他跟我掏实底,之前大家总觉得,只要把温度提上去,把悬浮的时间拉长,离成功就近了。真扎到实验里才发现,每往前挪一小步,之前藏在角落的小问题就全冒出来了。比如之前为了减少等离子体和室壁的碰撞,大家拼命把磁场强度往上提,结果强度高到一定程度,室壁上的材料原子被等离子体打下来,混进本来干干净净的等离子体里,温度”唰”就往下掉。你想把这些混进去的杂质清出去?又得微调磁场参数,调着调着,本来稳当的等离子体又开始晃。
说实话,我之前也跟着网上起哄,说核聚变就是个永远兑现不了的远期支票。直到那天看见一个读博的小姑娘,熬了两个通宵调线圈的参数,屏幕上的等离子体稳稳飘了203秒的时候,她趴在实验台边上掉眼泪。不是那种刻意的感动,是熬了太久,终于看见自己调的参数没白费的那种松弛。
哪有什么从天而降的重大突破啊。
全是这样一秒一秒磨出来的。
有人会问,费这么大劲,烧这么多钱搞这个,到底图啥?
你想想现在用的所有发电方式,不管是烧煤排碳给地球添负担,还是搞核裂变拆铀块,拆出来的高放废料要找地方存上几万年,生怕哪天密封漏了出问题。
聚变反应的最终产物是没有放射性的氦气,不会产生需要长期封存的高放核废料。用的氘从海水里就能提,成本低到可以忽略。真要做成的那天,你家电费可能真的跟自来水费差不多——只要管路没坏,你用多少交多少钱,再也不会因为国际上哪次地缘冲突,油价跳涨,国内电价跟着往上调。
不过话说回来,真等到商业化发电的那天,我大概率已经退休了。说不定那时候我坐在阳台的摇椅上,给我孙子讲,爷爷年轻的时候,还去科学岛看过那台悬着1亿度等离子体的装置。那时候它还只能撑几百秒,哪想到现在家里的电,全是从这样的装置里发出来的。
刚才下楼的时候,朋友给我塞了个他们实验室印的纪念徽章,上面就印着那团紫蓝色的光。他说,别急,我们慢慢磨。
作者|科技
排版|科技
审核|安然