據一些媒體2月9日發布的消息稱，英國原子能研究所在2021年12月進行的核聚變發電實驗中，5秒鐘内産生了59兆焦的能量，打破了這個裝置在1997年創下的約22兆焦聚變能量記錄，這是迄今最新的世界能源記錄。

這項實驗是在世界規模最大的核聚變反應堆~俗稱歐洲聯合環的裝置中進行的，這個裝置類型屬于托卡馬克裝置，是一種磁約束裝置，全稱歐洲聯合環狀反應堆（英文簡稱JET）。這項實驗的突破，說明核聚變這種幾乎無限清潔的能源，推上民用的進程又往前走了一大步。

我們可以樂觀地期待，但要真的推上民用發電，還有很長的路要走。

有的報道給出的數據似乎不夠嚴謹和準确，給了人們一些誤導，由此才導緻許多吃瓜群衆的盲目樂觀。比如某報道說： “據了解，科學家在此次實驗室中獲得了11兆瓦的能量，足夠供應10000個家庭使用”。

這就不知所雲誇大其詞了，與英國原子能研究所2月9日發出的消息不符。英國原子能研究所的官方發布的消息稱，JET核聚變實驗5秒内産生了59兆焦耳的持續能量。我們可以理解為5秒鐘内的累計獲得能量，也可以認為是5秒鐘内某一時間段輸出的最大能量。

但一般來說，焦耳的能量單位是以秒來計量的，這樣就可以理解為，JET聚變實驗得到的能量為59MJ（兆焦耳）/s（秒），這種能量持續了5秒。發電功率一般采用kw/h（千瓦/時）為計量單位，所謂1kw/h就是我們通常說的1度電。每度電相當3.6兆焦耳的能量，這樣59兆焦耳就相當約16.39度電。

按照燒開1升水需要0.2度電來計算，16.39度電可以燒開約82升水，按每人每天喝2升水計算，可以供應164人喝一天開水。當然，這隻是每秒鐘産生的能量，如果這些能量百分之百轉化為電力的話，每秒鐘為16.39度電，1個小時就能夠産生約59000度電，1天24小時就能夠發電141.6萬度電。

一般普通家庭來說，如果使用空調大概需要20度電，以這個用電量作為每戶平均用量的話，141.6萬度電就可以供應7萬多個普通家庭使用。

看起來某報道說的可供10000戶還是很保守的。但問題是，這種能量要持續下去，能夠源源不斷發出電來，才可以用于民用。而現在實驗的過程隻能夠持續5秒鐘，每秒能量全部轉化為能量可得16.39度電，5秒鐘隻能得到81.95度電，這些電隻是4戶人家一天的用量。

這次實驗得到的成果當然是一個重大突破，但隻能說是可控核聚變正在一點一點像擠牙膏一樣的推進，距離真正推上民用還差得遠呢。

可控核聚變是模仿太陽核心核聚變過程，因此人們又把它稱為“人造小太陽”。在地球上沒有辦法制造太陽核心3000億個大氣壓這種特高壓，為了彌補這個不足，就必須在溫度上提升，在太陽核心1500萬℃基礎上，提升到1億℃以上，才能讓核聚變自主持續進行。

我們知道，地球上的任何物體都不可能耐受1萬度高溫，更别說1萬個1萬度的1億度了。既然沒有能夠盛裝這種高溫的化合物容器，科學家們隻能從物理方面想辦法了。經過多年摸索，找到了三種約束辦法，即：重力約束、磁約束、慣性約束。太陽核聚變依靠的是重力約束，地球上沒辦法複制，就隻能采取後面兩種約束辦法。

今天不說慣性約束，隻簡單講講現在各國實驗用得最多的磁約束。由于參與核聚變的原子核帶正電，就會受磁場控制，隻要磁場強度足夠強大，這些等離子體就會沿着磁力線方向做螺旋運動，就像有一個陷阱将它們陷在裡面，因此也叫磁阱，又叫磁約束。

磁約束就是采用物理方法，讓這種極高溫度的等離子體約束在一個裝置裡面的磁阱裡，不接觸設備内壁和任何部件。現在最成熟的磁約束裝置就是前蘇聯科學家率先發明的托卡馬克裝置，全世界許多國家都有自己改進的托馬斯克裝置，都取得了約束等離子體的成功，隻是約束時間有長有短。

中國在這方面走在了世界前列。中科院所屬具有自主知識産權，坐落在合肥的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置，簡稱（EAST），在2021年試驗中，創造了7000萬℃等離子體穩态運行1056秒，1.2億度運行101秒，1.6億℃運行20秒的世界紀錄。

這種世界紀錄，核聚變的穩态燃燒也隻以秒來計算，怎麼可能推上實用呢？更重要的是，要真正讓核聚變能量發揮作用，還要解決能量的輸入和輸出問題。

托卡馬克裝置中，要制造出約束等離子體的磁場和将核聚變材料加熱到1億℃，并維持穩态鍊式反應運行，本身就需要很大的能量輸入。因此，如何讓核聚變産生的能量大大高于輸入能量，并将多餘的能量輸出來變成電能發揮社會效益，這是解決了約束問題的第二步，也是最關鍵的一步。

現在第一步都還隻是個開端，第二步就更任重道遠了。

當核聚變等離子體能夠源源不斷保持鍊式穩态運行，并産生巨大能量後，一小部分能量留在裝置内用于維持核聚變鍊式反應，更大的能量則需要從裝置中輸出來，轉化為電力。将核聚變熱能轉化為電能的基本方法是，在環形磁場之外的适當距離，安裝一個換熱裝置，讓反應體内能量以熱輻射的方式傳導到換熱裝置裡，然後再采用現在已經成熟的方法，将熱能轉化為電能。

這一步的試驗，科學界走了幾十年，從負輸出到零輸出，逐步達到輸入輸出的平衡（Q值為0），随後輸出功率一點點提升（Q值＞0），現在英國JET得到的5秒59MJ已經是最高的了，但Q值為多少呢？沒有披露。

而且Q值還有兩種，一種叫QP值，就是點火能量與輸出能量比；一種是QT值，是指整個輸入能量與輸出能量比。這兩種Q值相差很大。如果實驗整體輸入能量為400MW，點火用的能量隻有50MW，輸出能量為300MW。

這樣，如果Q值指QP，則Q=6，這表明輸出能量是輸入的6倍；而如果是指QT，則Q=0.75，表明輸出能量是輸入能量的0.75倍，還是負輸出，沒有商業價值。

因此，一些實驗得到的參數，僅提供輸出功率并不能說明問題。這次英國JET實驗數據5秒59MJ的Q值是多少呢？發布的消息沒有提供Q值參數，因此無法衡量商業價值。而中國最高達到7000萬℃持續1056秒，和1.2億℃101秒的Q值為多少，也沒有披露。

我國可控核聚變的遠景目标是：2025年，一期實驗實現500MW（兆瓦）等離子體穩态燃燒400秒，二期實驗實現350MW等離子體穩态長脈沖燃燒3000秒；2030年，一期實驗達到200MW，10dpa（輻照損傷程度，這裡不展開解釋），二期實驗達到1GW（吉瓦，1GW=1000MW），50dpa；2050年目标是，實現1GW發電并網。

在這些目标中，2025年目标沒有Q值要求，2030年Q值要求最終大于10。但這些Q值沒有說明是QP還是QT，QP不具有商業價值參考性，因此我們把它理解為QT值吧。即便如此，如果這些目标實施順利的話，核聚變發電普及到商用也還需要30年時間。

這是中國速度。那麼到底是中國更快還是外國更快呢？我們拭目以待。你怎麼看？歡迎讨論，感謝閱讀。

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