簡單解釋一下“商普”：很簡單，就是“商業(yè)科普”的意思

最近有一個(gè)自稱“@酷玩實(shí)驗(yàn)室”的up主，給一個(gè)所謂的“商業(yè)聚變研究項(xiàng)目”做了一期“科普”視頻：https://www.bilibili.com/video/BV12P411a77b

本人深感其中有多處謬誤，遂做出如下評(píng)論：

有幾個(gè)事實(shí)要澄清一下~

1、up提到：“一年只需84噸的聚變?nèi)剂?，就可滿足全人類”，這顯然是大錯(cuò)特錯(cuò)~

事實(shí)上，僅氘氚聚變所需的鋰6來說，僅為了在最終的數(shù)值上達(dá)到與全球發(fā)電量相當(dāng)，其一年的消耗量就高達(dá)上千噸

造成這種巨大誤差的原因，是up的計(jì)算過程出現(xiàn)了明顯的錯(cuò)誤：

首先，如果用發(fā)電功率和質(zhì)能方程來計(jì)算虧損掉的質(zhì)量，那就應(yīng)該取到足夠多的位數(shù)，否則極易產(chǎn)生明顯的誤差

如10^12焦耳/c^2=0.011111...克，如果取為0.0111克，則對(duì)應(yīng)的氘氚混合物的質(zhì)量就是3克了，故視頻所說的2.7克是明顯偏小的（表面上看起來差別不大，但因?yàn)檫@個(gè)質(zhì)量在后續(xù)的計(jì)算中涉及一系列的乘法運(yùn)算，所以誤差會(huì)被明顯放大）

其次，up所用的“10^12瓦”僅為全球發(fā)電總功率的1/3左右

最后，聚變反應(yīng)放出的初始能量也會(huì)表現(xiàn)為熱能---熱電轉(zhuǎn)換的效率通常為1/3左右

以上三項(xiàng)足以造成一至兩個(gè)數(shù)量級(jí)的誤差

值得一提的是，所謂的“全人類發(fā)電量”并非整個(gè)地球的全部能耗，因?yàn)榫鸵淮文茉吹南膩碚f，大部分的化石燃料是被用于交通工具等非發(fā)電設(shè)備

另外，核聚變的“能量密度”高，是在“質(zhì)量相同”這個(gè)理論假設(shè)之下，但在實(shí)際的工程應(yīng)用中，以單位體積為衡量標(biāo)準(zhǔn)的“功率密度”才具備較強(qiáng)的參考價(jià)值

就主流的磁約束而言，其功率密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于裂變堆，因?yàn)榇偶s束等離子體的“粒子數(shù)密度”只能處在極低的水平上（僅為普通空氣的百萬分之一）

2、up提到：“海洋里的氘多達(dá)7*10^17噸”，這顯然是搞錯(cuò)了數(shù)量級(jí)---氘的理論總量大概處在10^13噸這個(gè)層級(jí)上，更重要的是：人工核聚變只能以氘氚（DT）反應(yīng)為研究對(duì)象，換言之，其所用的燃料是兩種氫同位素：氘（D）和氚（T），而氚（T）的半衰期非常短（約為12年），所以自然界（包括海洋）里并不存在這種氫同位素。事實(shí)上，氚（T）是在中子轟擊鋰核的反應(yīng)中生成的，換言之，人工核聚變的資源量應(yīng)該用鋰礦儲(chǔ)量來計(jì)算，而不是海水中的氘（D）含量。當(dāng)然，除了氘氚（DT）聚變以外，還有其他的反應(yīng)道，比如氘氘（DD）聚變，但這種反應(yīng)所需的條件比氘氚（DT）反應(yīng)高出很多：單從勞遜條件來看，DD反應(yīng)的難度就比DT反應(yīng)高出1000倍，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類的科技水平了，因此所謂的“燃料量極其豐富”純屬聚變界的YY宣傳，沒有任何實(shí)際意義

3、視頻在2分06秒的畫面給出了一個(gè)根本不存在的反應(yīng)：質(zhì)子+質(zhì)子=氦2

事實(shí)上，自然界根本不存在氦2這種原子核，因?yàn)閮深w質(zhì)子之間始終存在極強(qiáng)的靜電斥力，故這種原子核無法穩(wěn)定存在

不過兩顆質(zhì)子還是可以發(fā)生聚變反應(yīng)，但所需的條件極為苛刻，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出行星文明的范疇---該反應(yīng)需要其中一顆質(zhì)子在碰撞的瞬間發(fā)生正電子衰變，轉(zhuǎn)化為中子，之后才能與另一顆質(zhì)子結(jié)合為穩(wěn)定的氘核

由于該反應(yīng)的截面太?。▋H為10^(-23）靶恩），故實(shí)驗(yàn)室里連觀測都觀測不到，即便在太陽的中心部位，該反應(yīng)的特征時(shí)間也長達(dá)數(shù)十億年

顯然，只有恒星級(jí)的巨大引力才能提供近乎無限長的約束時(shí)間

4、up提到：“燒石頭那種聚變（即重元素聚變）都是完全可以實(shí)現(xiàn)的”，這就屬于不折不扣的科幻YY了

事實(shí)上，且不論任何一種重元素聚變都同時(shí)需要極高溫、極高密度（兩項(xiàng)相乘意味著極強(qiáng)的熱膨脹壓力）及行星文明根本無法實(shí)現(xiàn)的較長的能量約束時(shí)間，單就重核聚變等離子體的極強(qiáng)熱輻射來說，就絕不可能出現(xiàn)在行星上---在足夠高的密度下，物體的熱輻射功率密度與其溫度的四次方成正比，這意味著數(shù)十億度的重核聚變等離子體只需很小的尺寸（直徑僅為數(shù)厘米或數(shù)毫米）就可發(fā)出與整個(gè)恒星相當(dāng)?shù)臒彷椛涔β?/strong>

顯然，行星文明既不可能提供這樣的能量，也無法承受其威力

5、up也提到了“氘氦3聚變”，這個(gè)反應(yīng)的難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于質(zhì)子聚變與重核聚變，但仍然是不切實(shí)際的：

氘氦3聚變的反應(yīng)截面比氘氚聚變小得多，因此前者的功率密度要明顯低于后者。另外，氦3帶有兩個(gè)正電荷，這意味著更多的電子數(shù)，再加上氘與氦3的反應(yīng)需要更高的溫度，故氘氦3等離子體的韌致輻射損失功率要比氘氚等離子體大得多?？偟膩砜?，氘氦3聚變所需的反應(yīng)條件是工程技術(shù)達(dá)不到的。事實(shí)上，連氫彈都無法點(diǎn)燃氘氦3聚變

6、相對(duì)于核裂變來說，核聚變確實(shí)要清潔許多，但并非完全清潔

就氘氚聚變而言，因其產(chǎn)生的中子具有極高的動(dòng)能，故必然會(huì)對(duì)裝置的結(jié)構(gòu)材料造成各種影響---感生放射性就是一種副作用

換言之，聚變裝置仍帶有一定的放射性

7、up提到：“只有當(dāng)Q>1時(shí)，核聚變才能自發(fā)進(jìn)行即點(diǎn)火”，這又是典型的認(rèn)知錯(cuò)誤

事實(shí)上，Q值的學(xué)術(shù)定義是：聚變功率/輔助加熱功率，其中，“輔助加熱功率”僅指中性束、射頻波這樣的外部加熱手段，而建立、維持磁場所消耗的能量則并沒有計(jì)算在內(nèi)

Q=1僅僅意味著“科學(xué)意義上的得失相當(dāng)”，即聚變功率=輔助加熱功率

勞遜判據(jù)考慮了 聚變能量+已投入的能量 到 電能 的轉(zhuǎn)化過程，故該判據(jù)意味著“工程意義上的得失相當(dāng)”

由于熱能到電能的轉(zhuǎn)化率為1/3，故該判據(jù)相當(dāng)于Q=3

點(diǎn)火判據(jù)要求聚變等離子體完全不依靠外界的輔助加熱功率（即輔助加熱功率=0），即僅依靠自身的氦核來加熱冷燃料

再加上Q=聚變功率/輔助加熱功率，故點(diǎn)火判據(jù)意味著“數(shù)學(xué)意義上的Q=無窮大”

但就工程實(shí)踐來說，輔助加熱功率不可能完全降為0，所以無窮大的Q值是不存在的

8、視頻提到：“聚變功率正比于約束性能β（即比壓）的平方，磁場強(qiáng)度B的4次方以及圓環(huán)半徑R的3次方”

但事實(shí)上，聚變等離子體的功率密度僅正比于 β^2*B^4

換言之，圓環(huán)半徑R跟功率密度并沒有任何關(guān)系

ITER之所以要建得那么大，是因?yàn)榇偶s束的能量增益因子Q值依賴于離子溫度、粒子數(shù)密度、能量約束時(shí)間，而離子溫度和粒子數(shù)密度已經(jīng)決定了聚變功率密度，再加上能量約束時(shí)間，才能最終決定Q值的大小

9、球形托卡馬克確實(shí)具備較高的比壓值，這是由其緊湊的幾何結(jié)構(gòu)決定的，但也正是因?yàn)檫@種特殊的構(gòu)型，導(dǎo)致其環(huán)向電流的產(chǎn)生比常規(guī)托卡馬克困難得多---球形托卡馬克的環(huán)徑比過小，其中心螺線圈的可變磁通極其有限，故這種構(gòu)型需要依靠非感應(yīng)電流驅(qū)動(dòng)，比如較為可靠的中性束驅(qū)動(dòng)，但up提到的方案卻放棄了中性束注入，這顯然是極其有問題的。另外，該方案聲稱磁重聯(lián)有助于加熱等離子體，但實(shí)際上，磁重聯(lián)現(xiàn)象早就在球形托卡馬克的相關(guān)研究中出現(xiàn)過，且該現(xiàn)象在本質(zhì)上是一種磁流體不穩(wěn)定性，可導(dǎo)致等離子體的總儲(chǔ)能的快速流失

再來說說聚變研究的真實(shí)情況：迄今為止，全世界所有的氘氚燃燒實(shí)驗(yàn)的Q值都小于1（最高Q值由歐洲聯(lián)合環(huán)（JET）獲得，約為0.67），即氘氚聚變釋放的能量要明顯少于燃料氣體從外界吸收的能量（即氣體升溫所要吸收的能量，這并不包括約束高溫等離子體所消耗的能量）。這個(gè)事實(shí)也許令很多人感到意外，但確實(shí)是真的。如果最終的研究結(jié)果證明能量增益Q值達(dá)不到實(shí)用要求，那人類社會(huì)的發(fā)展模式就必須有所改變了

值得一提的是，全世界所做的“燃燒實(shí)驗(yàn)”都集中于上世紀(jì)90年代，進(jìn)入21世紀(jì)之后，世界各國在長達(dá)20多年的時(shí)間里所做的等離子體實(shí)驗(yàn)都只是“不發(fā)生任何反應(yīng)”的模擬運(yùn)行，即能量輸出都為0

以上評(píng)論引發(fā)網(wǎng)友熱議，也獲得了較高的點(diǎn)贊數(shù)，但今天突然被該up刪除，不知何故？

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