北京
出品 | 网易科技《未来公开课》栏目
作者 | 章剑锋
可控核聚变“永远50年”的魔咒，可能要被一位核弹院士打破了。
当全球资本追逐磁约束“人造太阳”时，中国工程院院士、中国核试验专家组原组长彭先觉却直言：那条路“即使借助AI，也很难看到出路”，再过50年，也不一定能行。
他给出的Z箍缩驱动聚变裂变混合堆方案，目标是2032年左右建成、2040年商业化，度电成本约两毛钱，而且能彻底规避切尔诺贝利和福岛一类核事故。
一辈子从事核武器研发的彭先觉，自称是半路杀进了可控核聚变圈，但他创新性地提出可以将核裂变和核聚变相结合的混合路线，却在业界引发一场路线之争：迟迟没有结果的纯聚变到底可不可行？混合堆会不会才是最好的出路？
在《未来公开课》节目中，彭先觉院士分享了他的可控核聚变路线——Z箍缩聚变裂变混合反应堆，深入回答和澄清了当前不同路线的可行性疑难点。彭先觉对自己给出的路线显得信心满满，据他介绍，这是目前世界上能找到的一种最经济、且环境友好、也不存在无法逾越的技术障碍的方案，而其他路线都很难走得通。
1、不用再等50年：2035年前后，可控核聚变有望商业发电
主持人：非常欢迎彭院士参加我们的节目，首先我想问一个大家非常关心的问题，就是说这个可控核聚变，永远50年，一方面总觉得遥遥无期，但是一方面，大家都愿意真的砸钱进去。那我非常担心的问题是说，万一要实现不了，怎么办，是不是会真的打击非常大，这个行业从此一蹶不振？您会有这种担心吗？
彭先觉：过去讲的永远的50年，主要还是针对磁约束聚变，甚至50年也不一定能行。
主持人：也就是说，它根本就不一定是50年能实现的问题。
彭先觉：但是像今天我们提出来的Z箍缩驱动的聚变，加上聚变裂变混合堆，这个不需要50年。
主持人：需要多少年？
彭先觉：也许在2032年左右就可以把它做出来。我们获得了很多基本数据以后，我们可以很快就把核聚变电站建起。原来的设想的话，是在2035年，当然我们还留了一点改进的空间，2040年可以实现商业化。它利用的场景的话，主要是城市的供热、取暖、海水淡化、工农业的改造，包括有一些工业的应用都可以。
主持人：所以这个实现的时间并不是太远？
彭先觉：当然一个重要的前提，就是要获得国家和社会的广泛的支持。我们准备在2030年以前，把主要的关键技术（落地）。Z箍缩驱动器、Z箍缩聚变，Z箍缩驱动器是分两步走，第一步还是比较传统的，一次性的。现在国家支持九院中物院一所建的五十兆安（MA）大科学装置，在这个装置上面就可以一次性放出300M J以上的能量，而驱动器的储能是80个M J左右，如果按照热能和电3:1的话，这个电也就是100M J的电，所以它这个就是聚变能源的一个非常重要的里程碑。
世界上现在所做的所有的聚变，最多是实现了这个科学上的能量增益，像NIF（美国国家点火装置）这样的科学增益可以到4，但是它到工程的增益，就是说整个能源系统输出的能量与输入的能量相比，它还远小于1。过去的一些磁约束的装置像JET，日本的和美国的，他们都实现过这个几十MJ，这种放能的聚变都做过，但是都没有达到工程的增益大于1，所以从这个角度来看的话，Z箍缩驱动的聚变裂变混合堆是最快的。原则上从现在起，十年左右我们就可以看到，基本上能够作为能源的应用，甚至可以发出电。
2、从氢弹到聚变能源：这条路线，靠的是几十年核武研究打底
主持人：那也就是只有您这个路线是最可靠也是最可行的？
彭先觉：对。就是第一，我们关于聚变的这一部分，我们的物理的描述是完备的，驱动器这是一个电路，还有这个负载的电磁内爆，这个是由辐射磁流体力学所决定的，这些都有完整的描述，特别是经过过去氢弹研究几十年，所以这些过程的一些基本物理参数描述和计算程序，都是比较完备的。
主持人：它要应用到可控核聚变，就是您这个Z箍缩这个堆里面的话，是不是还得要进一步的去验证它？
彭先觉：我们现在就是物理和技术问题，我们已经闭环，就是从头到尾可以走通这个是没问题，从目前来讲，我们还要进行工程的验证，你比如说在五十兆安（MA）上面，我们要去实验我们那个靶，物理数据计算这个都没问题，那么我们要看看最终，就是跟我们过去做氢弹一样，你算完了以后，你还得到这个场地去做个实验，根据我们过去做武器的经验来看，包括现在数值模拟的这个能力也是很强。
3、一度电只要两毛钱：核弹院士的核聚变方案
主持人：那就是成本上怎么样，因为你要成为一个商业能源的话，我们都知道成本是很核心的对吧，你要是很贵，大家都用不起，那也不可行。
彭先觉：整个堆，我们现在是按照30亿美元左右来估算的，就是驱动器占三分之一，聚变氚工厂，聚变的靶的制造，氚工厂和核燃料循环，原则上也只有10个亿，包层和后边的发电等等，这也就是10亿美元，那我们发的电，应该是在100亿度电这样一个数字，所以原则上就在两毛钱附近。
主持人：两毛钱左右1度电，这个是相当便宜的。彭院士您这个信心很足，那您怎么去说服那些投资人？
彭先觉：现在应该说，还是比较受投资人的青睐，还是有很多人，当然他们一个是觉得我们说的还是基本上可信，这点跟我过去做武器有关。
主持人：您是核武院士，所以这个肯定不能瞎讲话。
彭先觉：因为现在聚变是聚变热嘛，国家也在提倡，那投资人当然也希望找一个相对来讲，比较可靠的一个方向。另外的话他们也有的人还是有情怀的，支持这个，因为如果我们这个做成的话，其实应该说世界还是领先的。
4、磁约束与激光约束：为什么这两条路都很难走通
主持人：那其他的技术路线怎么样？
彭先觉：其他技术路线原则上是归于两类，一类是磁约束就像刚才讲的，磁约束主要的问题，它原来的设想很好，它是希望把高温等离子体用一个磁笼来把它约束起来，但是这个高温等离子体很不稳定，很不稳定的话它就要破裂，特别是在托卡马克系统里面，它可能发生大破裂。这个破裂就意味着会失去约束。
主持人：也就是它的稳定，没有稳定性。
彭先觉：就是它，现在就是像EAST（东方超环）装置上面，它也就是稳态运行1000多秒。
主持人：也就是说它不可控。
彭先觉：它首先就不可控，它经常由于等离子体不稳定而失去约束，因为这是一个高温等离子体系，它的温度都是亿度级，所有的这个容器你根本都如果跟它接触的话，你都可能会被熔化气化，所以它会造成一定的破坏。当然还有其他的作用，比如说氚的渗漏等等这些问题，这个都是比较严重的。破裂的问题是磁约束聚变需要解决的一个根本性的问题。
主持人：目前看不到解决的办法？
彭先觉：现在就是说，即使借助AI，这个也很难看到出路。抗辐照材料也是因为等离子体不稳定产生大破裂造成的后果。
主持人：它就会把那个材料给击穿是不是？
彭先觉：使得材料上面会受到很强的电磁力，这个就是由一些基本的物理决定的，你要突破这些物理的障碍，你除非有新的办法。
主持人：现在是没有找到新的办法？
彭先觉：至少现在还没有。
主持人：激光聚变也是没有办法？它是不是比磁约束更难能源化？
彭先觉：现在美国利弗莫尔是建了一个很大的装置NIF，说是花了三十几亿美元，提供的这个能量是两个MJ，而且还是一次性的运行，所以他比如说要做到我们讲十个MJ以上，那他这还得乘五倍，那基本上是这样。
主持人：也就是它的投资会非常庞大。
彭先觉：另外也还要做成重复频率，重复频率驱动器的话，当然他们可能会有一些稍微新的技术，但是从基本物理来讲，你要做到重复频率10秒钟一次或者是1秒钟一次，并且是你要实现这种秒级的重复频率运行，现在的这个驱动器的技术不行，你必须使用完全新的技术，比如说有激光二极管这种，这是完全是固体激光，但这个成本也就不止是高一个量级。
主持人：也就是说它如果是要这个能源商业化可能根本不可行？
彭先觉：你激光也只能烧氘氚，氘氚你要实现氚自持吧。
主持人：它也得要实现氚自持？
彭先觉：氚不能自持，你这个氚从哪来。
5、“人造太阳”是编出来的故事？他主张从科学上纠正
主持人：那这也是很要命的问题。那为什么很多资本它要追逐那个纯聚变？就是磁约束的那个路线，既然说这个技术难度那么大，他们为什么还去追逐那个东西？这不就是一个幻想吗？
彭先觉：这个就是讲聚变的，过去的剧本都是他们编的，就是过去中学书里面讲聚变能源取之不尽用之不竭，这个我们研究以后，这些问题也要从能源的角度来做这种研究，你要从基本的物理出发。
主持人：它是不符合基本物理的规律，也就是说它是一个故事，它不是一个真的东西。
彭先觉：对。
主持人：那您说的那些话会不会也有一些人不爱听？毕竟（磁约束）它现在被认为是个主流路线。
彭先觉：基于物理的一些问题提出的看法，这些问题都可以讨论，也可以等待后边的验证。比如我们说某些路线你就是有困难，那你可以去走嘛，但是我们也不反对你去走。
主持人：但是需要科普给大家知道。
彭先觉：但是就是你要知道，我们现在不是说只实现一个聚变，它的目的是要做成能源。
主持人：也就是说聚变实验是可以做的，也可以成功。
彭先觉：这一定是可以的。
主持人：但是你这个聚变实验想要实现工程化、商业化（发电），真正成为一个普遍的可普及的能源，那这个可能就要打问号，对吗？可以这么理解？
彭先觉：是的。
主持人：而从科学家的角度来讲，就必须要为这个来负责。
彭先觉：所以你可以提出一个什么样的设想，但是你最终必须能闭环，从能源的角度来闭环。
主持人：那实际上您也是承认现在这个圈内领域当中，有资本在催生助长泡沫，是存在这种情况？
彭先觉：因为资本对这些问题不可能有深入的了解。
6、聚变加裂变才是未来能源？回应“不是人造太阳”的质疑
主持人：那网上有人说，彭院士这个路线根本不是人造太阳，就是裂变发电的改良版，连氢弹路径都不如。它不是大家理解的一个裂变堆是吧？
彭先觉：我们的结论也是很清楚，纯聚变很难做成能源，只有把聚变和裂变结合起来才能做出人类未来的高品质的一个能源。
当然有人去追求纯聚变，我们认为这个第一是困难的，第二你也是很不经济的。三十年以后看，我们国家磁约束路线还在做嘛，他们也可能过了二十年以后，他们可以做成能发出电来的一个装置，也许你再过十年二十年，你可以变成一个能源，但是会很贵。我们虽然有裂变，但是系统非常的干净，就是对环境没有影响。将来我们的电站，比如说分为两层，驱动器在地面一层，涉核的部分在地下一层，地下一层的话也是很安全的，我们是裂变的这一部分，也不会像裂变的它这个临界安全，出现像切尔诺贝利那种事故，还有余热的安全问题，像这个日本福岛这一类事故，我们都不会有。
主持人：是因为它的设置的那个机制，就是不会有这种事情发生是吗？叫深次临界是吧？
彭先觉：对。当然还有余热安全措施，我们也是都是长时间的，而不是说一两天，那就可以一直做下去没问题。
我们提出了一个新的处理反应堆乏燃料的一条技术路线，过去世界上这个问题并没有很好解决，我们完全是基于干法的来处理这个乏燃料。就是说整个过程就是对环境的污染最小实现起来也最方便。
主持人：可以把它（核废料）充分地烧掉是吗？
彭先觉：首先是要把东西制备出来嘛，然后才能放到堆里面去烧，这个因为它可以一直烧下去。
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