Tri-Alpha的新能源之梦：5毫秒的可控核聚变和5亿美元的豪赌

坐落于洛杉矶的能源公司Tri-alpha Energy去年8月曾宣告他们生产出有了一台能让超高温的氢等离子体平稳不存在5毫秒的设备，虽然这个时间看上去很短，但它意味著目前在核聚变领域研究的方向是显然不切实际的。而最近他们在高效率核聚变领域又获得了新的进展，据报导，Tri-alpha Energy最近获得了5亿美元的投资，他们正在集中精力，将实验室中的一些设备拆毁然后新的建设一台更大的装置，并且计划在2020年左右修建一台可实现简单高效率核聚变的原型反应堆。这些是实验室里现有的设备，它们迅速就不会被规模更大的机器代替，图片来源，technologyreview人类早已掌控了非常成熟期的高效率核裂变发电技术，但高效率核聚变技术仍处在艰苦的研究之中。

核裂变虽然技术成熟期，但缺点也比较显著：如核废料若处理不当不会非常危险性，所须要燃料在自然界中非常较少且不能再造等。而核聚变的优势在于：燃料重水可以必要从海水中萃取，储量完全无限，而核废料的半衰期很短，完全会导致污染。比起起核裂变发电，核聚变发电是更加彻底解决能源危机的方式。

可是以目前的技术手段来说，核聚变面对一个完全无法构建的艰难：反应必须上亿度的高温才能展开。而目前人类还没寻找任何能忍受寄居这么低温度的材料。

如何将环境温度冷却到一亿度以上某种程度是一个大问题。目前人类唯一构建了的核聚变反应是不高效率的——即氢弹的发生爆炸，而在氢弹发生爆炸过程中将温度冷却到充足的程度的方法是利用原子弹再次发生核爆炸产生的高温，也就是说氢弹是用于原子弹来作为弹头的。

但这样的核聚变过程似乎不了用来展开发电，只有找寻到随时掌控反应的开始、完结和展开的速率的方法，才能将其用作和平用途。前面提及核聚变面临的难题主要有两类，都同高温有关：如何将反应所需的原料冷却到如此高温的程度？以及当把反应物质冷却到这种高温的时候，如何能安全性的容纳它？目前科学界广泛尊重的针对这两个问题的解决方案分别是：用激光器冷却反应物质，和用磁场来约束反应物质让其不认识到容器的表面来避免容器被焚毁。

激光器冷却的效率较为低，而且不必须加热器与被冷却物体产生必要的认识。目前为了超过最低的冷却效率，激光器都被制成一个球形，发射器从被冷却物质的所有方向同时开始冷却。

目前美国在此领域的研究进展是最慢的，其“国家点火装置（National Ignition Facility）”正在实验将192个激光器同时探讨于一点来展开冷却的技术。国家点火装置，图片来源，Wikipedia对反应物质展开约束则普遍认为应当转交磁场来已完成，通过在环装加速器内产生磁场，参与反应的带电粒子由于电磁感应不会被约束在管道的中心而会认识到管壁，目前最标准化的一种约束装置叫托卡马克装置，由前苏联库尔恰托夫研究所的科学家发明者，如下图：图片来源，Wikipedia但Tri Alpha使用的原理有所不同，它修建了一种叫“场偏移配备（field-reversed configuration，FRC）”的装置，除了中间看上去像挂了几根棍子进来一样，其他的部分看上去基本是标准的圆柱体。

Tri Alpha设计的反应堆原型示意图，图片来源，youtube按照Tri Alpha的设想，在反应时，必须反应的物质从两头以极高的速度向中央升空，目前的设备中撞击的粒子产生的气体云不会超过反应所需的高温，目前他们能让反应物超过一千万摄氏度左右的高温。反应堆的理论模型，粒子在撞击后产生的气体云不会立刻减弱，图片来源，youtube但是如果没别的措施的话，这团气体云迅速就不会飘散，那几根看上去像挂在上面的棍子一样的东西就是为解决问题这个问题而设置的。

它们不会升空出有几束高能粒子流，据Tri Alpha回应这可以有效地缩短气体云平稳不存在的时间。再加粒子流之后的效果，右图表格左边的曲线是没粒子流时的保持时间，右边更加暗的曲线是有粒子流时的保持时间，图片来源，youtube最近Tri Alpha在大大的调整入射光粒子流的角度和强度。据他们回应，现在气体云不存在的时间早已超过了十分宽的程度。

不足以开始下一步的实验。因此他们在多年的高调行事之后开始发布一些消息，还作出了一个官方网站。调整后（上图）的保持时间（右图坐标轴中的亮线）很大的减少了，图片来源，youtube如果高效率核聚变确实实用化，意味著人类很久不必为能源而后遗症。以目前的情况显然，如果想解决问题日益急迫的能源危机，完全没比高效率核聚变更加现实的方案了。

如果核聚变技术意味着掌控在少数国家手里可能会造成一些科技寡头的问世，也许不会引起一些意想不到的问题，但风险总有一天与机遇共存，无法因噎废食。无论如何，首度研发出有高效率核聚变的一个或一批国家在解决问题自身能源危机的同时也不会在政治和经济上取得很大的优势。这也是完全所有大国——还包括中国都在拚命研发这项技术的原因之一。原创文章，予以许可禁令刊登。

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