可控核聚变是否真的有传说中那么美好？_风闻

【本文转载自知乎网友@Dr.张狒狒，已获授权】

作为第一壁材料(Plasma Facing Materials)的研究者，也算是半个ITER的研究员，我觉得我还算是有点发言权。

说几个大家可能会问的问题吧。

可控核聚变能不能实现？

第一枚原子弹造出来前十年，人类还不知道裂变是个啥。第一枚原子弹造出来之后，人类也不知道这东西到底能不能炸。曼哈顿计划雇了13万人，花了20亿美金(相当于现在250亿美金，虽然听起来很多，但是也就够战争打两周)，赋予了最高优先级，五年造出了三枚原子弹。

然后利用核聚变的氢弹，现在(至少已公开资料中)认为只有中国的于敏构型是唯一合理的设计方案，其他国家的氢弹都无法长期战备保存。优先级高的科研领域，总能出现点惊世骇俗的成果。

​跟大家道个歉，之前写的时候没有认真查资料，至少美帝也是有热核弹头，现在也有，比如B83。于敏构型与U-T构型究竟一不一样，我没查到资料。如果有误导到一些朋友，我深感抱歉。

现在ITER的目标是花100亿造个堆。但各国政府的意见一来不统一，二来还会摇摆。进度缓慢几乎是必然的。但是你看中国开始大力推进这个项目之后，每隔几个月在科研上就有振奋人心的好消息，政府一言九鼎的好处。

如果说商用炉是第五个馒头，直接吃第五个馒头当然是不现实的。而其实之前的四个馒头还挺好吃的，也挺顶饱的。

这个图就是世界上聚变实验堆实验历史数值(最新的图有HT系列，也就是EAST的实验数据)，左轴是triple product(粒子密度x束缚时间x粒子温度)，理论预测当这个数值超过3x10^21时，等离子体内氚可以自持，等离子体可以持续燃烧，Q值就是输出和输入能量的比值橙色带状，Q值大于1聚变堆能量可以自持，Q大于10有商用发电意义。各个实验堆一开始都不大，为了省钱，一个东方超环总项目预算才3亿人民币(上海外高桥发电厂总投资54亿，当然这个属于拿最便宜的实验堆和最贵的火电站比，比较不厚道)。

直到实验了好几个堆之后，我们才发现，其实腔体越大越容易实现等离子体自持以及达到足够长的束缚时间，点火和自持的数理模型才慢慢建立起来，但也可以说可控核聚变的理论模型直到现在也没有完全建立起来，到底需要什么样的条件，谁都知道但谁也不清楚。

大概真正可行的可控核聚变方案出现之前，我们可能都不会知道到底怎样建这个堆才是又便宜又好用。

哦，对了，我们嘴里说的永远的三十年和别人嘴里永远的三十年有完全不同的意义。三十年前我们是以曼哈顿计划的背景说的三十年，有点像“三年超英，五年赶美，跑步进入社会主义”，要是当时能得到像曼哈顿计划那样的支持，可能三十年商用炉也能出。而我们现在说的三十年，是以过去三十年的研究趋势预估的未来，就好像现在的“中国制造2025”“两个一百年”。

关于商用炉的未来有一好一坏两个消息：一个好消息是中国政府的计划是三十年，到2050年要出商用实验炉；一个不太好的消息是，美国政府的计划已经推到世纪末了，说2099年能出商用实验炉就不错了。

(凡是美国人搞不出/不愿搞的都是辣鸡？2050年中国只要没有灭国，那应该已经站在世界顶点了，到底听谁的，其实各国的心里还是有数的，ITER枯木逢春我觉得大概还是因为有中国力推。)

说完第一个能不能的问题，第二个问题我们说一说值不值。

可控核聚变电站值不值得投资？

第一代的商用聚变电站肯定带有很强的实验性质，其本身商用发电的收益可能并不高。但和任何其他大型项目(比如路桥网，比如高铁网)一样，各种相关科技、衍生工艺和设计理念必然会影响社会的方方面面，比如高温超导，比如强磁场材料科学，比如抗辐照/自修复材料，比如热核辐射源实验平台，比如能量转换系统，比如极端条件冷却系统，比如复杂结构加工及整合，比如等离子体物理学，这个大项目目前中国才投入了十来亿就已经取得了较为丰硕的成果，吸引了一大批海外学者归国，与国际机构的合作也变得更加紧密，这十来亿花的特别值。

光是吸引一批高端海外学者这一点上，就不止十来亿了。这些学者可是战略资源呐。

那可控核聚变值不值得建设？

反正现在也是拟定要建设大的商用实验堆，是带有实验性质的零代堆，预计100亿欧元，50万千瓦，上海外高桥超超临界机组2000MW (200万千瓦)，投资50来亿人民币，投资其实还是可比拟的(不开玩笑，才二十来倍差距)，零代堆尚且如此，一代堆应该就能有相近的成本，二代堆或者三代堆大概就能够小型化上船上航天器了。

不走第一步永远不会知道第二步该怎么走。三极管放大器基本结构极其简单，但是现在常用的设计相比之下显得极其复杂，简直面目全非，但最开始的三极管放大电路不应该投产吗？

前几个月不还有人说要想振兴半导体就要每年投一千亿连投五年吗？分十分之一给可控核聚变，五年必出商用实验堆好不啦？

我们又不存在煤炭和石油产业资本家干政，没有道理不发展可控核聚变的啊。