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简介...
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美国时间12月12日,美国能源部和LLNL的科学家们宣布,人类历史上首次可控核聚变达到了净能量增益。也就是说,核聚变反应产生的能量多于消耗的能量,这也让惯性核聚变的科学基础得到证实。美国能源部长Jennifer M. Granholm表示:“这是一个历史性的时刻,自此以后,游戏规则将会被永远改变。如果可控核聚变实现了,相当于人类就有了取之不尽用之不竭的绿色能源。

但同时,美国能源部这项宣传在学术圈也有一些争议。这次实验到底是学术圈夸大成果的潜规则,还是真的重大突破?它离商业化是否还有50年?可控核聚变的技术路径与商业化路径分别是怎样的?本期我们都会一一讨论。


【主持人】
刘冰雁,《硅谷101》主持人/科技创业者
【嘉宾】
Physixfan,加利福利亚大学圣地亚哥分校等离子体物理博士
张璐,Fusion Fund管理合伙人

【你将听到】
03:40 概念解释:核聚变与核裂变、可控核聚变
07:33 实现可控核聚变的难度与两种方案:惯性约束与磁约束
12:18 能量增益大于1的秘密
14:08 这次实验从激光能量到中子能量大于1;但在此之前从电能到激光损失99%的能量
15:04 劳伦斯之前,很多实验室都实现能量增益大于1,但商用需要大于10
17:04 惯性约束得一点点往上提,磁约束越过临界点后劲儿大
21:17 能量增益有价值,但离商业化太远
24:53 亿万富翁投资的核聚变公司们
32:34 分析:放个大新闻,是能源部拉经费?
35:53 核聚变的原料:氚——无法从自然界中直接提取
36:47 还要50年?我们这一代人有望看见核聚变发电实现
37:37 磁约束可能率先实现核聚变发电
39:58 托克马克性能提升要靠高温超导,而非等离子体物理
42:16 核聚变实现可以提升全球科研信心,普及速度会很迅速
45:36 磁约束离武器很远,但劳伦斯实验室的惯性约束是从武器方向申请经费的
47:08 当实现核聚变发电以后,我们能做些什么?
48:45 仅靠化学能源不可能实现太空探索


【名词解释】
惯性约束核聚变

惯性约束是实现可控可聚变两大主流方案之一,美国的国家点火设置(NIF)是目前最大的惯性约束装置。

磁约束核聚变
利用磁场来约束高温等离子体进行核聚变的技术,是核聚变研究的两大分支之一。本期嘉宾认为,其发展程度比惯性约束聚变还好,被认为更有前途用于能源生产。

托卡马克Tokamak
托卡马克核聚变是一种利用磁约束来实现受控的核聚变的装置,它的特点之一是甜甜圈形状。


【后期】
Amei
【BGM】
what stand for -Francis wells


【硅谷101新节目】
《硅谷101》视频

跟播客比较起来,我们的视频内容更倾向于用精炼的语言,15分钟讲清楚一个复杂的科技事件。欢迎大家在Youtube上搜索《硅谷101》,中国听众可以在B站、微信视频号、微博上来订阅我们。

《Web3 101》
另外,《硅谷101》播客也正在分叉出一档探索Web3世界的节目《Web3 101》,这档节目会讲述Web3世界发生的大事件。中国听众可以在苹果播客和小宇宙上收听,美国听众可以在苹果播客、Spotify上收听。


【在这里找到我们】
公众账号:硅谷101
收听渠道:苹果|小宇宙|喜马拉雅|蜻蜓FM|网易云音乐|QQ音乐|荔枝播客
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联系我们:[email protected]

Special Guests: Physixfan and 张璐.

主播...
泓君Jane
评价...

空空如也

小宇宙热门评论...
coreyzz
2年前 广东
1
小白问题一下,裂变和聚变是互为逆过程吗(至少名字和反应的过程看起来像逆过程)?如果是为啥都会释放能量呢?
gdnqkfyfwn
2年前 美国
2
谢谢主持人和嘉宾的分享,让我重新认识一遍星辰大海
赵小康
2年前 四川
2
今天这集是我2022年听的最棒的一集!祝大家新年好!
LM701692z
2年前 上海
2
19:31 人类的科技一切都是烧热水哈哈哈哈哈
编号2538
2年前 澳大利亚
3
29:53 “Elon Musk还比较正常的时候”。
Reallyfancy
2年前 四川
4
还是太专业了 推进速度太快 密度太大,语速太快
大棚の瓜
2年前 吉林
6
这么说,这次新闻,还有点忽悠人的成分了。。。我以为是从电到电的全过程实现了正增益。。。原来,还差得远。
Viv-SH
2年前 上海
6
硅谷101一直是最硬核最喜欢的播客节目👍
Estela_qeZC
2年前 英国
6
两位嘉宾的谈话质量太高了!
道哥的道
2年前 新疆
6
这些嘉宾都大神呀
JACKIE启
2年前 广东
7
555,问题设置得太好了,水平太高!
Ming_Stacey
2年前 美国
8
紧跟时事,还讲的通俗易懂 !
blakeM
2年前 浙江
10
喜欢张露
Diiiiiiiii
2年前 北京
13
一些key takeaways: 1. 核聚变是终极能源,好处:原料来自海水,取之不尽;安全,不能直接用作武器,也不会产生核辐射与核废料; 2. 可控核聚变和航天有点像,更多是一个工程问题而不是基础科学问题。氢弹能上天,其实就已经证明了核聚变的科学原理是成立的(氢弹的原理就是通过原子弹爆炸释放的高温高压将原子激发成等离子态,进而引发核聚变),而难点在于核聚变的能量太大,如何对其进行更为精确的操控,使之性价比能够满足商业需求。 具体来说,最核心的几个工程上的挑战在于: * 如何能够产生核聚变反应所需要的1.5亿摄氏度的高温环境?(人类已知最耐高温的材料似乎是钨,只有4000摄氏度左右。目前的主流解决方案是构建较强约束性装置,包括磁约束和惯性约束两种技术路线,前者通过巨大的真空环形线圈磁场,即“托卡马克”,而后者通过) * 如何能够尽可能地延长反应时间?(目前成功运行的托卡马克装置的反应时间都是以秒计算的,2021年中国的EAST实现了1056秒的等离子体运行,创造了新的世界纪录) * 如何能够实现经济性,让Q值(反应堆输出能量与输入能量之比)足够大?(理论上大于1即可,但考虑到商业化,Q值需要大于10才可以,理想Q值最好能达到30。目前有据可查的记录由欧洲JET保持 ,Q值是0.67,日本JT-60的理论Q值达到了1.25) 3. 本次的“大新闻”,和上述三个挑战中的第三个比较相关。核聚变反应装置,从输入能量到输出能量,中间有多个步骤。这次实现的“净能量收益”并不是End-to-end的收益,而只是中间环节。早在2014年,LLNL就曾经实现过类似的“净能量增益”,只不过当时的定义是“聚变产生的中子能量大于被靶丸吸收掉的激光能量”,是整个能量传输链条中的一小部分。而这次的定义是“聚变产生的中子能量大于输入的激光能量”,虽然相比2014年有了显著进步,但依旧还是能量传输链条中的一小部分。如果从最早的电能开始算起,考虑到从电到激光再到中子输出,产出的能量仅相当于输入能量的0.008。 另外,本次新闻中的主角LLNL走的是惯性约束的技术路线,而不是目前更为主流的磁约束/托卡马克路线。后者的优势在于足够scalable,可以实现“自持燃烧”,进而实现无穷大的能量增益。在托卡马克装置中,磁约束核聚变是存在一个临界点的,只要越过这个临界点,那么能量增益的具体数值就不重要了,重要的是自持燃烧等离子体的控制,只要往里不停地补充燃料那么聚变能就可以持续释放。而惯性约束聚变则在原理上非常不同,它是靠激光来传递能量,每一炮激光都是独立的,不存在自持燃烧的概念,因此能量增益的提升只能一点点的继续提升,每继续提高一点都需要艰难的努力。这就进一步降低了本次“净能量收益”的重要性。按照嘉宾的说法,“能源部要经费”的新闻PR意义更大一些。 (这里一个有趣的点在于,无论是磁约束还是惯性约束,还都是要通过热交换的方法来实现最终能量的输出,即所谓的“烧开水”,不理解为啥不能通过其他类似磁流体发电之类的技术来提高效率。在能量输出这一点上,人类似乎还挺没创意的...)
minos_20VM
2年前 湖北
15
拉经费的吧,恨不得每年都宣布一次……
布丁大魔王
2年前 上海
20
比较喜欢范博士这类科研出身的人讲技术细节
嘉育
2年前 湖北
22
女嘉宾的语速虽然快了一点,但思路和解读异常清晰,既能把复杂的概念形象化解释,也能清晰解读科学与商业的关系。让我竖起耳朵仔细听。
广义_NOIc
2年前 日本
27
女嘉宾三句话就能听出来是个聪明人 厉害
Xiaohugs
2年前 浙江
30
两首萦绕在每个人童年的循环预言曲,永远不变的《核聚变发电五十年实现》,还有海枯石烂的《石油三十年挖完》。
馋了
2年前 广东
51
太硬核了,真的很喜欢,这个才是播客这种介质媒体能够引人注目的特质。
EarsOnMe

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