花旗国人造太阳取得重大突破，引领人类？别急，剧本有点眼熟

　　12月13日，就在中海联合声明发布后不久，花旗国迫不及待地宣布了一个有关无限清洁能源的惊天大新闻。
　　该国能源部和国家核安全局（NNSA）联合宣布，在过去两周内，位于加州的劳伦斯利佛摩国家实验室（LLNL）的科学家采用惯性约束聚变方法，在实验性质的核聚变反应炉内，用世界上最大的激光去撞击一个微小的氢等离子体颗粒，在可控聚变实验中实现了一次聚变点火，从而获得了所谓的能量净增益，用大白话来说，即输入的能量少一点，获得的能量多一点。
　　花旗国能源部长詹妮弗格兰霍姆（JenniferGranholm，女，密歇根州前州长）激动地在一份声明中宣称，这是一项里程碑式的成就。预计该项成果将帮助人类在实现零碳排放能源的进程中迈出关键一步。
　　与司机不同，该女部长曾经是一位糟糕的女演员。与司机相同的是，都是弃演从政。
　　而后，有媒体对此项重大突破进行了总结，归纳出所谓的三大里程碑式突破：
　　1）首次证明了惯性聚变能（IFE）的基础科学能力；
　　2）花旗国正朝着核聚变发电厂建造，以及无限、零碳能源的目标迈出了关键一步；
　　3）有望应对世界能源价格高企，并迅速减少对化石燃料的需求。（这话说给谁听的，是不是昭然若揭？）
　　网上立刻有人兴奋得大呼大叫，又开始老调重弹，什么人类的灯塔、世界的未来等等，不一而足，还宣称替代石油进入倒计时。
　　当看到这则大新闻时，笔者皱了皱眉头。在过去的印象中，如果没有记错的话，中国是全世界第四个拥有超导托卡马克装置（俗称人造太阳）的国家，排在前面的分别是俄罗斯、法国、日本之后，独独没有花旗国。
　　基础研究是一项长期的工作，没有几十年很难开花结果，这花旗国怎么就突然搞出了这么大一项人类成就？
　　而且，在这一研究领域，从目前的技术研发进展来看，中国是后来居上，一直走在世界前列：
　　2021年5月28日，我国全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）迎来新突破，成功实现可重复的1。2亿摄氏度101秒与1。6亿摄氏度20秒等离子体运行。
　　2021年12月30日，EAST实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，成为了高温等离子体运行时间最长，并创造了新的世界纪录。
　　2022年10月我国新一代人造太阳科学研究取得突破性进展，等离子体电流突破100万安培，创造了我国可控核聚变装置运行新记录，标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进了重要一步，跻身国际第一方阵，技术水平居国际前列。
　　笔者注意到，这项新闻报道中诡异地出现了激光器三个字，而且是号称全世界最强大的激光器之一。
　　那么，问题来了，这强大如斯的激光是如何产生的呢？
　　耗不耗电呢？
　　等把多个媒体的报道放在一起，综合浏览，基本可以确定，原来这世界最大的激光器之一，使用的是强大的电力来制造激光。
　　制造如此强大的激光，敢问，需要多少电力呢？
　　一提及这个关键问题，人家就闭口不谈了。
　　为了弄清楚这个问题，咱们只能自己想办法去寻找答案。
　　研究了一下该实验室的历史，结果有了惊喜与意外的发现。
　　据悉，花旗国国家点火装置（NIF）耗资35亿美元，占地面积相当于三个足球场那般大，最初是为了通过模拟爆炸来测试核武器的，后来才用于推进聚变能研究。2010年，开始点火实验，其过程可谓一波三折。
　　2014年，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家获得成果，但当时产生的能量非常小，相当于一个60瓦的灯泡在5分钟内消耗的能量；
　　2021年8月，NIF在一次聚变反应中产生了1。37兆焦耳的能量，约为那次激光能量的70，是世界上最接近争能量增益的一次；
　　2022年12月，知情人士透露，研究人员使用了2。1兆焦能量的反应物，释放了2。5兆焦耳的能量。但该实验室却称，具体的输出仍在计算中，虽然超出预期，但不一定超过2。1兆焦。据两名了解该实验结果的消息人土称，由于能量输出高于预期，一些设备损坏，后续分析变得很复杂。
　　如果确实超过2。1兆焦，这（才）意味看人类首次在核聚变反应中实现了净能量增益
　　读完这段报道，怎么感觉这个画面有点熟悉？
　　笔者依稀记得当年有过一个全氮阴离子盐的大新闻。
　　2017年，南京理工大学化工学院胡炳成教授领导的研究团队成功合成了世界首个全氮阴离子盐，研究成果刚刊登在《科学》期刊上不久，其同校研究团队又在此基础上，取得了一项重大进展，研究论文于同年8月28日登上《自然》期刊。
　　世界为之一震。
　　为什么世界会为之一震呢？
　　因为全氮阴离子盐（即五唑阴离子）应用广泛，作为氮杂五元环当中最后被发现的一个结构，其热稳定性相当不错，蕴含的能量非常高，可以达到10万到100万焦耳克级别，这个能量级别相当于传统TNT炸药效能的10100倍。
　　而且，使用全氮类物质来制作武器有个让人难以抵御诱惑的突出优点，其爆炸后释放的气体大多都是氮气，可谓清洁无污染。
　　效能又高，还没有污染，稳定性好、原料安全，啧啧，真是个好东西，好宝贝。
　　由于其性质稳定，若将这种物质用来制作固体火箭燃料，前途也是不可限量，只需少量燃烧就能产生巨大推力，岂不美哉？
　　所以，当二哥公布这个消息后，超级大哥脸上挂不住了，随即公布了另一个消息来对冲影响。
　　2017年，花旗国哈佛大学科学家艾萨克席尔维拉和朗加迪亚斯宣布在超高能材料领域取得的最新成果，成功制取了金属氢，BBC于1月27日也报道了这一消息。
　　金属氢，是指液态或固态氢在超高压下变成的导电体。由于导电是金属的特性，故称金属氢。
　　超级大哥声称，成功产生金属氢，不仅意味着人类找到了一种全新的高密度、高储能材料，而且可能将会使科学技术发生革命性变化。
　　瞧瞧，伟光正的台词是不是有点眼熟？
　　有意思的是，与全氮阴离子盐一样，金属氢也是一种超级炸药的基础物质。据说，在同等质量的条件下，金属氢的爆炸能量相当于TNT炸药的35倍（全氮阴离子盐是TNT炸药的10100倍），远远大于任何化学能源的能量密度，仅次于核反应。
　　而且，金属氢爆炸燃烧之后，也不会对环境造成任何污染。
　　怎么样？是不是有点对擂的意味？
　　然而，神奇的是，花旗国研制出来的所谓金属氢，由于无法在室温条件下保存，所以很快就意外地消失了
　　金属氢令人遗憾地消失后，人类若想重新得到这种梦寐以求的宝物，预计还得继续等上90年。
　　回头再来瞧瞧劳伦斯利弗莫尔国家实验室。以前，这个实验室为了申请研究经费，也经常搞出一些惊天动地的大新闻。
　　早在2013年9月，BBC就从该实验室得知，他们实现了核聚变反应的净能量增益，令人惊愕的是，2013年那此报道，居然与这一次报道的内容几乎完全一致，二者仅仅在报道的数据上有所差异。
　　数字变了？？？
　　不信的话，咱们一起来瞅瞅九年前的报道。
　　译文大致如下：
　　实现其最终目标的途径是实现自我维持的核试验。利用聚变（为太阳提供动力的过程）可以提供无限和廉价的能源。但要可行，聚变发电厂必须产生比消耗更多的能量，这已被证明是难以捉摸的。现在，国家点火设施（NIF）科学家的一项突破可以增加聚变规模的希望。位于加利福尼亚州利弗莫尔的NIF利用来自世界上最强激光的192束来加热和压缩一小块氢燃料，直至发生核聚变反应。
　　BBC了解到，在9月底的一次实验中，通过聚变反应释放的能量超过了现有的能量。被燃料吸收这是世界上第一次在任何聚变设施中实现。
　　不过，该报告在当年才发布没几天，业界权威科学期刊就撰文辟谣，宣称那不是真的（NotReally）。
　　大约是为了科研经费的缘故，在过年的八年时间内，该实验室就同一件事情反复发表不同的论文，且每篇论文只是修改一些主要数据，然后找来媒体宣称取得了重大突破。
　　2014年重复发表过一篇内容高度相似的论文。
　　2021年8月，又重复来了一波相同的操作。看到下面激光（Laser）这个词了吗？是不是通过激光注入能量的？
　　2021年的报道中陈述，该实验室耗费了将近400兆焦耳的电能才产生了1。8兆焦耳的激光，最后得到的结果是输出1。3兆焦耳能量，如果只从激光的注入、输出来对比，是1。81。30。5，即亏损了兆焦耳能量；如果从电力产生激光开始算起，那就是耗费了将近400兆焦耳的电能，产生了1。3兆焦耳的能量，即亏损了4001。3398。7兆焦耳能量
　　什么？输入的电能是将近400兆焦耳？
　　哦，好吧，那把亏损的零头抹掉，最后亏损算成390兆焦耳能量，这样总行了吧？
　　这生意，妥妥的亏损大户呀！
　　不过，这一次，人家学聪明了，只提产生2。1兆焦耳激光，最终输出2。5兆焦耳的能量，却绝口不提耗费400多兆焦耳电能的事实。
　　唉，难怪相关领域的专家查尔斯西夫都看不下去了，消息才一公布，就出来质疑打脸了。
　　翻译过来，大意如下：
　　这是聚变能源的小鹰时刻吗？
　　本周的重大新闻相当于一项象征性的成就，而象征意义重大。查尔斯塞夫如果这一成就是真实的（而且NIF还没有再次移动球门柱），这意味着至少NIF已经实现了它的名义目标：几代人前科学家定义的点火。
　　但这一定义与发电的实际情况脱节。
　　输出的能量大于输入的激光能量方程掩盖了几个基本问题。NIF的掺杂玻璃激光器的效率约为0。5，这意味着它们将从栅极中吸收大约400兆焦耳的能量，以产生210兆焦耳的光能，最终产生250兆焦耳的聚变能量。收支平衡计算中没有考虑到这一点。
　　制造每个目标所需的能量（以及时间和金钱）也不多。
　　即使我们能够以完美的效率收集所有产生的聚变能量，并将其转化为可用的能量（我们无法做到），这也将使我们能够从NIF最好的聚变反应中获得真正的净能量，而这还不到1。
　　呜啦啦，这年头，江河日下，人心不稳，队伍难带啊。
　　获知了这一真相，才知道为什么劳伦斯利弗莫尔国家实验室主任金布迪尔（KimBudil）博士表示，如果想将这一成果商业化，核聚变技术仍有重大障碍需要克服，可能还需要几十年的努力和投资。
　　努力是其次，投资才是主要的呀。
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