美联社今天放出一个超级重磅的消息，标题为 ＂US scientists set to announce fusion energy breakthrough：美国科学家将宣布突破可控核聚变＂ ！ 之前这类标题听多了，还以为只是提高了点火温度，或者延长了核聚变的时间。 但是文中居然放出一个十分重要的信息，那就是美国科学家已经实现了 净能量增益 ！ 对于长期关注可控核聚变的人来说，净能量增益的实现就意味着可控核聚变的成功。 有人甚至将此次实验比喻成人类第一次从石油中提炼出汽油，并用于燃烧。 但是可控核聚变的意义远超汽油之于工业革命的意义。 毫不夸张的说，如果此次实验最后被证实，其意义堪比人类移民外太空，直接提高人类文明等级，冲出太阳系都指日可待！ 而在国内各大平台，美国实现可控核聚变的消息已经开始热搜了！ 据美联社华盛顿的报道，美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆 (Jennifer Granholm) 将于周二（美国时间）宣布一项＂重大科学突破＂！ 而英国《金融时报》已经提前透露了消息。该报道说，美国的科学家已经在实验中首次实现了可控核聚变产生的能量超过点燃可控核聚变所需的能量，这就是 净能量增益 。 但是目前这只是媒体的披露，至于官方的说法还有待时间的验证！ 什么是可控核聚变的净能量增益？ 经常关注可控核聚变的读者，经常会看到我国的EAST（ 先进实验超导托卡马克实验装置 ）已经开始放电。 其实用可控核聚变放电，几十年前人类就已经可以做到。但是放电不同于发电。放电只是实验阶段，而用可控核聚变发电则意味着可控核聚变的商业化。 很多人对可控核聚变都存在着误解，以为可控核聚变目前还没有实现，完全是由于工程上的问题难以解决！其实这种想法并不是十分正确。 我们思考一下，到底可控核聚变发展到哪一步才算成功？ 一：将核聚变温度提高到一亿度！ 二：反应时间提高到一个小时！ 三：等离子体浓度提高到一兆安！ 其实这三个条件都不是衡量可控核聚变成功的因素。 真正实现可控核聚变则是 投入小于产出 。 也就是用于实验的能量投入要小于可控核聚变产出的能量。这样就可以通过可控核聚变获得额外的净能量，这就意味着可控核聚变已经成功了。 之前我国的可控核聚变虽然也能放电，但是用于点燃可控核聚变投入的电力还是大于可控核聚变的放电量。那这就是一种亏本的买卖，也就不能意味着可控核聚变的成功。 那可控核聚变消耗的电力都用在哪了？ 我们知道，可控核聚变就是将氢原子核聚变成氦原子核。在氢原子核聚变的过程中会导致质量亏损。这种质量亏损会以质能方程E＝MC²的形式释放出来。 对人类来说，电解海水中可以获得大量的氢元素。但是这只是第一步！用于聚变的氢原子一般都是氢的同位素氘和氚。光海水中就包含45万亿吨氘，一吨海水提炼出的氘如果用来聚变，释放的能量相当300吨汽油释放的能量。 但是想从海水中获得氘和氚就需要电离。这会消耗大量的电力！这只是第一步。 可控核聚变目前有很多方式，比较现实的有磁约束核聚变，惯性约束，激光约束核聚变等等方式。 但不管是哪种方式都需要约束，那约束谁呢？ 当然是氢原子，如果没有约束机制，你怎么能控制住氢原子？ 而约束氢原子又会消耗大量的电量。 然后约束氢原子还是第二步，接下来如果让氢原子相互碰撞，就得克服氢原子核外的电子之间的电磁排斥力。 所以就需要将用于核聚变的氢原子核外的电子全部打掉！ 这样就会形成大量的带正电的原子核和带负电的电子的等离子体。 用于实验的等离子体越多越好，撞击到几率就越大，所以等离子体就会变成等离子浆！ 这一过程又得消耗大量的电力！ 等离子浆要想核聚变就得相互撞击。所以就需要用外力施加压力。比如惯性约束，激光约束，磁场约束等等都是给等离子浆试压，从而提高氢原子核的撞击力度和概率。 而磁场约束，惯性约束，激光约束的设备一旦运行，就意味着大量的电力消耗。 可控核聚变最重要的一点是聚变时的温度必须高，起码得达到数千万摄氏度到上亿摄氏度。温度越高，意味着氢原子核撞击越剧烈。这样才有更大的概率冲破原子核之间的质子排斥，然后聚变成氦原子核，从而释放核能。 但是维持上亿的高温谈何容易，这得投入多大的电力，所以可控核聚变很大一部分用电量都在维持上亿的高温上。 另外核聚变过程中会释放大量的中子，而中子不带电，不受磁场的约束。随着可控核聚变的不断进行，反应堆里会不断释放中子，核聚变的效率越高，释放的中子就越多。 这些中子基本无法被约束住，就像脱了缰绳的野马到处乱撞，导致反应炉的笼罩壁被撞毁到失去屏障功能。 所以核聚变就不得不停止。这也就是可控核聚变点火时间不能维持长时间的根本原因。 但在这时候停止核聚变，反而是在聚变最高效的时候。下一次再点火，就相当汽车重新起步，这消耗的燃油比汽车维持高速运动的燃油大的多。 所以启动一次可控核聚变会消耗大量的电力。如果可控核聚变释放的电量远不如投入的电量，那可控核聚变是无法成功的。 目前世界各国的可控核聚变都在解决投入与产出比的问题。只有压缩投入的电力，增大产出的电力，这样可控核聚变才会成功。 目前的问题是，现在只是在实验室完成可控核聚变的投入大于产出，如果可控核聚变用于大规模商业化，那得建立核聚变站。 从实验走向工业可能会导致核聚变效率降低，从而导致核聚变的实验之路变得艰难！这或许又是一个亟待解决的问题！