大型對(duì)撞機(jī),還能不能誕生出偉大成果?
全世界都對(duì)此持懷疑態(tài)度!
當(dāng)年華夏沒(méi)有進(jìn)行大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目,哪怕是到現(xiàn)在,大型對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目雖然屢次被提起,但是也總是沒(méi)有獲得通過(guò)。而美國(guó)的大型對(duì)撞機(jī),堪稱無(wú)比金貴。至于歐洲的大型對(duì)撞機(jī),各種反對(duì)人群多了去,而且要說(shuō)偉大成果,進(jìn)入21世紀(jì)那是可以說(shuō)一個(gè)都沒(méi)有。
楊-米爾斯理論得到證實(shí),這絕對(duì)是一個(gè)巨大的,堪稱偉大的物理理論。
其重要性,從20世紀(jì)中葉開(kāi)始算起,比其更偉大的成果,恐怕是沒(méi)有了!
便是放在整個(gè)20世紀(jì)開(kāi)始算起,這一百年來(lái),這一成果之偉大,也足以名列前三!
也正是因?yàn)槿绱?,哪怕楊振檸和劉韜都獲得過(guò)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),但是因?yàn)檫@個(gè)成果太偉大了,以至于諾貝爾獎(jiǎng)迫不及待地再次將今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了兩人。
整個(gè)華夏都因?yàn)榻衲曛Z貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給楊振檸和劉韜而轟動(dòng)著,劉韜卻很平淡,事實(shí)上因?yàn)檫@三篇論文,他已經(jīng)獲得了很多國(guó)內(nèi)外數(shù)學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)和物理獎(jiǎng)項(xiàng)。
而且他也沒(méi)有打算出席諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮,畢竟在國(guó)外,想要他的命的人太多了,在安全方面沒(méi)有充足保障的情況下,他都不會(huì)離開(kāi)國(guó)內(nèi)。
全世界都以為他在搞理論研究,實(shí)際上并不知道,這不過(guò)是在搞可控核聚變過(guò)程中需要解決的理論基礎(chǔ)罷了。
畢竟如果能夠在強(qiáng)相互作用和電磁作用之間建立統(tǒng)一關(guān)系的話,那么對(duì)于加深對(duì)核子聚變條件的理解也會(huì)更有利。
可控核聚變這一王座,需要的是一塊磚一塊磚地去砌成,這個(gè)過(guò)程只有劉韜一個(gè)人是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,需要的是大量的人才,而這一個(gè)過(guò)程便是培養(yǎng)人才。
只有如此,可控核聚變的反應(yīng)堆,才能弄得好。
到目前為止,全世界可控核聚變的實(shí)驗(yàn)裝置主要有兩種,一種是蘇聯(lián)路線,也就是托卡馬克裝置;一種是歐美路線,也就是仿星器路線。‘托馬克裝置’,乃是為了實(shí)現(xiàn)磁力約束,從而研制出來(lái)的一個(gè)能夠產(chǎn)生足夠強(qiáng)的環(huán)形磁場(chǎng)的裝置。早在1954,在原蘇聯(lián)庫(kù)爾恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一個(gè)托卡馬克裝置。
貌似好像要實(shí)現(xiàn)可控核聚變?其實(shí)不然,要想能夠投入實(shí)際使用,必須使得輸入裝置的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸出的能量才行。當(dāng)時(shí)的托卡馬克裝置是個(gè)很不穩(wěn)定的東西,搞了十幾年,也沒(méi)有得到能量輸出,直到1970年,蘇聯(lián)才在改進(jìn)了很多次的托卡馬克裝置上第一次獲得了實(shí)際的能量輸出,不過(guò)要用當(dāng)時(shí)最高級(jí)設(shè)備才能測(cè)出來(lái),而且能量增益因子q值大約是10億分之一。
別小看這個(gè)十億分之一,這使得全世界看到了希望,于是全世界都在這種激勵(lì)下大干快上,紛紛建設(shè)起自己的大型托卡馬克裝置,歐洲建設(shè)了聯(lián)合環(huán)-jet,蘇聯(lián)建設(shè)了t20,日本的jt-60和美國(guó)的tftr。這些托卡馬克裝置一次次把q值的記錄刷新,1991年歐洲的聯(lián)合杯實(shí)現(xiàn)了核聚變史上第一次氘-氚運(yùn)行實(shí)驗(yàn),使用6:1的氘氚混合燃料,受控核聚變反應(yīng)持續(xù)了2秒鐘,獲得了0。17萬(wàn)千瓦輸出功率,q值達(dá)0。12。
1993年,美國(guó)在tftr上使用氘、氚1:1的燃料,兩次實(shí)驗(yàn)釋放的聚變能分別為0。3萬(wàn)千瓦和0。56萬(wàn)千瓦,q值達(dá)到了0。28。1997年9月,聯(lián)合歐洲環(huán)創(chuàng)1。29萬(wàn)千瓦的世界紀(jì)錄,q值達(dá)0。60,持續(xù)了2秒。僅過(guò)了39天,輸出功率又提高到1。61萬(wàn)千瓦,q值達(dá)到0。65。三個(gè)月以后,日本的jt-60上成功進(jìn)行了氘-氘反應(yīng)實(shí)驗(yàn),換算到氘-氚反應(yīng),q值可以達(dá)到1。后來(lái),q值又超過(guò)了1。25。這是第一次q值大于1,盡管氘-氘反應(yīng)是不能實(shí)用的但是托卡馬克理論上可以真正產(chǎn)生能量了。
托卡馬克裝置的核心就是磁場(chǎng),要產(chǎn)生磁場(chǎng)就要用線圈,就要通電,有線圈就有導(dǎo)線,有導(dǎo)線就有電阻。托卡馬克裝置越接近實(shí)用就要越強(qiáng)的磁場(chǎng),就要給導(dǎo)線通過(guò)越大的電流,這個(gè)時(shí)候,導(dǎo)線里的電阻就出現(xiàn)了,電阻使得線圈的效率降低,同時(shí)限制通過(guò)大的電流,不能產(chǎn)生足夠的磁場(chǎng)。托卡馬克貌似走到了盡頭。幸好,超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展使得托卡馬克峰回路轉(zhuǎn),只要把線圈做成超導(dǎo)體,理論上就可以解決大電流和損耗的問(wèn)題,于是,使用超導(dǎo)線圈的托卡馬克裝置就誕生了,這就是超托卡馬克。
另一種裝置就是仿星器,這是主要是歐洲在搞的,這種裝置是一種外加有螺旋繞組的磁約束聚變實(shí)驗(yàn)裝置。它由一閉合管和外部線圈組成,閉合管呈直線形、“跑道“形或空間曲線形。常見(jiàn)的仿星器具有兩對(duì)或三對(duì)螺旋繞組,前者磁面形狀類似于橢圓,后者則近似于三角形。相鄰螺旋繞組中通以大小相等方向相反的電流,螺旋繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)和縱向磁場(chǎng)合成后,磁力線產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變換,因而能約束無(wú)縱向電流的等離子體。
目前,托卡馬克是被科學(xué)家們公認(rèn)為最有可能實(shí)現(xiàn)可控核聚變的裝置,而仿星器的研究相對(duì)較少。不過(guò),隨著仿星器優(yōu)化設(shè)計(jì)以及高溫超導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)步,基于高溫超導(dǎo)強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)的先進(jìn)仿星器有望成為穩(wěn)態(tài)磁約束聚變技術(shù)路線的有力競(jìng)爭(zhēng)者。
但是不管是托卡馬克裝置還是仿星器,目前的技術(shù)水平,都是讓它停留在秒級(jí)別,都是屬于實(shí)驗(yàn)室性質(zhì),距離工業(yè)應(yīng)用還差得非常遠(yuǎn)。
也正是如此,有科學(xué)家就說(shuō)了:距離可控核聚變實(shí)現(xiàn),永遠(yuǎn)是50年!
劉韜解決楊-米爾斯理論,看似幫助可控核聚變的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程加快,可是理論到應(yīng)用,這中間可是有相當(dāng)遙遠(yuǎn)的路要走。
僅僅其他國(guó)家要研究透論文,就不是幾年能夠解決的。