主题：【原创】假若明天来临-写在2008初月末（上） -- 葡萄

我说的核能不是现在核电那个核能,而是希望在20年左右的时间内发展出聚合的核能,现在的能源不论是煤炭还是石油,我们的使用它们其实都是慢性自杀:在释放了其中储存的远古太阳能量的同时,把当年绿色植物净化下来的有害化学元素都释放回大气层了,其中最突出的就是硫,巨量二氧化碳的排放也在改变着地球的气候.目前核裂变技术现在已经比较成熟,但是原料储量非常有限,充其量只能起到补充的作用,不可能成为能源供应的主角.而且对于核废料的处理也一直没有好办法来解决.人类最终的能源选择只能是受控核聚变,也就是通常所说的"人造太阳",海水中蕴含的原料可以用的人类迁出地球的那一天也不用担心,而且没有什么废弃物质,我预测同时也将是是很廉价的能源(相对于现在).如果能同时解决了高储能装置(现在的电池都不够理想),人类的能源问题就最终得到解决.当然了,核聚变需要上亿度的高温和高压环境非常棘手,现在进展还很有限,只能期待科学家能尽快突破受控核聚变的技术难题.

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受控核聚变在中国

　　中国是一个人口大国，人均占有资源相对来说很少。中国现在又处于高速发展阶段，对能源的需求是很巨大。以原油为例，国产原油只能满足国内需要的三分之二，而且缺口会随国家经济的发展而进一步加大。对此问题，国家正在想各种办法加以解决：开发西南丰富的水利资源；变煤为油；裂变核电站，等等。然而这些办法的确能够提供相当数量的能源，但对环境的压力比较大。而聚变能作为一种远景诱人的能源，尽管目前它离实用还有很长的路要走，但国家依然对此进行了巨大的投入。 实现受控聚变的途径目前有两个：一是磁约束，另一个是惯性约束。而自然界中的聚变通常发生在恒星内部，是引力约束。人类实现的第一次人工受控聚变就是氢弹。然而除了用于战争杀人之外，氢弹所释放的巨大能量还不能被人类和平地利用。但和平利用聚变能，为人类造福，在氢弹爆炸成功之后，就成了物理学家们的心愿。

　　在磁约束聚变方面，苏联人功不可没：现在前景最看好的聚变装置(Tokamak)就是苏联人发明的。随着苏联的解体，俄国人在聚变方面的影响力大大降低。目前世界上正在运行的几个主要装置都不在俄国，而是在美国、日本和欧洲。与这些发达国家相比，中国在磁约束聚变方面的研究要落后不少。但由于政府日渐重视国家的远景能源，现在对聚变研究的投资力度正在加大。位于合肥的等离子体物理研究所正在兴建一台超导Tokamak，名为HT-7U(Hefei Tokamak –7 Upgrade)。这个计划属于中国科学院大科学工程，国家为此将投资1亿多元RMB。该Tokamak的建成，将使中国拥有世界第三大超导Tokamak，将使中国在磁约束聚变方面的研究跨上一个新台阶。国内另一个从事磁约束聚变研究的主力军是位于乐山的西南物理研究院，该研究院属于核工业总公司。那里有一台Tokamak，名叫“环流器2号”(HL-2)，装置的规模与合肥现有的差不多。其它还有一些小的研究装置，如位于北京物理研究所的CT-6B(中国第一台Tokamak就诞生在该所，CT意为中国Tokamak)，位于中国科学技术大学的KT-5C(意为科大Tokamak)。值得一提的是，中国科大的研究小组于2000年在Phys. Rev. Lett.上发表了他们在等离子体物理研究所的HT-6M上完成的实验的结果。这是国内磁约束聚变实验结果首次在Phys. Rev. Lett.上。

　　惯性约束聚变是利用高功率的激光束或粒子束辐照聚变燃料，聚变燃料被压缩至高温高(5千万度以上)密度(600g/cm^3)发生聚变。由于这个过程与氢弹有相似之处，惯性约束聚变研究从一开始就是处于保密状态。也由于惯性约束聚变与氢弹有关，几个核大国在二十世纪60年代就开始了各自的研究。1994年，美国Lawrence Livermore National Laboratory解密了他们在90年代以前的实验结果。值得国人自豪的是，中国是开始这方面研究的最早的国家之一：已故杰出的核物理学家王淦昌院士在1964年就提出了激光聚变的设想。然而限于中国的国力，尽管起步不晚，我们在这种大科学工程方面的研究不可避免地还是走在了别人的后面。中国进行惯性约束聚变的主要力量有两个：一是位于四川绵阳的中国工程物理研究院，另一个是位于上海的上海光学与精密机械研究所。目前，中国最大的激光聚变装置“神光II”号(8kJ/1ns/1μm/8束)就位于上海，另外一台小型的激光装置“星光II”(150J/1ns/0.35μm/1束)则位于绵阳。从装置的规模来看，中国要落后世界最高水平20年左右。尽管如此，中国人在激光聚变的很多领域，尤其是技术领域还是做出了很多值得称道的工作：如已故邓锡铭院士在1980年代中期发明的一种光束均匀化技术已经被国际认可，被称为“上海法”或“邓法”；山东大学生长出大口径的非线性光学晶体(KDP)；Nd玻璃的大批量生产，等等。这些关键技术的突破，无疑为增强中国的综合国力做出了贡献。中国计划在绵阳建造更大的激光装置“神光III”，尽管它的规模比美国目前在建的NIF(National Igniton Facility)仍然要小许多，但通过“神光III”的建设，中国必定会在大口径光学加工、大口径电子光学系统方面的技术力量和技术储备得到极大的加强，而且必然会带动一批相关产业的发展。

　　实现受控聚变是一个比登月还要困难得多的科学工程。这个科学工程从二十世纪50年启动，到现在人们还没有建立起一个可用于发电的聚变反应堆。我相信，随着中国的不断发展，国力的不断加强，中国人一定会在这个领域为人类做出更大的贡献。