说明
2006年6月20日
最后更新:2006年7月14日(见下方)
2006年6月21日:在Agoravox网站上发布帖子,内容为6月19日的报道,标题为:
“20亿度。人类发现绝对火,但无人关心”。128条回应
在浏览了agoravox.fr的论坛后,我发现,虽然有些人已经意识到2005年5月在桑迪亚(Sandia)利用Z-机器取得突破的重要性,但另一些人对整个事件仍存在模糊认识,可能是因为我此前解释得不够清楚。因此,我将在此回应论坛中浮现的问题,或纠正一些错误看法。以下内容按记忆顺序列出:
读者评论:
这两百亿度并不算什么特别的。粒子对撞机中能达到更高的温度。
回应:
这完全是两回事。确实,我们可以加速粒子并让它们以相对速度V碰撞。这些粒子具有质量m,因此可以“推算出等效温度”。有读者提到,在对撞机中,可以引发200个原子核的碰撞。我们能否将这种粒子群视为“气体”?这尚可讨论。但无论如何,这种状态的粒子密度远远低于等离子体,更不用说像Z-机器中产生的高密度等离子体了。
通常,我们不能从“高能物理”中适用于超稀薄介质的理论,直接推导出适用于“惯性约束聚变”中极高密度等离子体的结论。
我注意到,一些读者仍然未能理解“惯性约束”这一概念。原子在一定时间内被紧密挤压在一起。如果条件满足,使得反应(此处为聚变)的平均自由程远小于该介质被约束的时间,那么聚变反应就会发生。
氢弹正是利用惯性约束原理。锂氢(LiH)被压缩,并在足够长的时间内保持“约束”状态,使聚变反应得以发生。在氢弹中,这个时间以几十纳秒计。
读者评论:
达到20亿度固然很了不起,但关键是如何维持这种高温!我提醒大家,这正是托卡马克和像ITER这样的装置目前面临的难题,它们还有很长的路要走。
回应:
在“惯性聚变”中,约束正是依靠物质的惯性,且持续时间极短。但这个时间已足够让聚变反应发生。氢弹就是一种惯性约束系统:锂氢化合物被原子弹爆炸产生的辐射压力瞬间压缩。更简单地说,原子弹本身也是利用惯性约束原理工作的。一个空心的钚球被炸药瞬间压缩,整个过程仅持续几十纳秒。而这一过程只需约5亿度的温度即可实现。如果把一根锂氢针放在Z-机器的“导线套筒”轴心上,面对20亿度的高温,聚变反应必然瞬间发生。我认为美国方面已经迅速进行了实验,但没有大肆宣传,毕竟这涉及国防意义。这也解释了美国国会决定用新型核弹取代原有6000枚核弹头的决策。
相反,在太阳核心,温度仅有2000万度,聚变反应却能持续进行。
著名的“劳森判据”(Lawson criterion)的得出,本质上是基于这样一个条件:在达到高温的这段时间内,聚变反应有足够时间完成。这取决于“有效碰撞截面”。在像ITER这样的托卡马克装置中,聚变反应当然是缓慢的(否则装置会像炸弹一样爆炸)。
内燃机是一个很好的惯性约束反应的类比。燃烧过程非常迅速,仅在温度短暂升高的瞬间(在柴油机中,出现在压缩末期)完成。因此,将ITER与蒸汽机相比,并非完全荒谬。蒸汽机持续不断地向锅炉供热,而内燃机则是以极短的脉冲方式提供热量。
读者评论:
我不明白如何将Z-机器转化为发电装置。每次都需要重新组装所有设备,不是吗?
回应:
早期的火炮都是从炮口装填弹药的。需要装火药、填塞物、炮弹,非常耗时。而机枪或速射炮则快得多,因为人们发明了子弹壳。想象一下,将“子弹壳”设计成由盘状电极、导线套筒(“金丝雀笼”)和锂氢靶(锂氢是软金属,可作为弹头)组成的模块化结构,沿轴线排列。然后让这些“子弹壳”以极快的速度装入机器中。
这个想法来自一位非科学背景的读者!
读者评论:
我不明白如何将Z-机器改造成炸弹。它太重、太笨拙了。
回应:
请重新阅读我的文章。Z-机器在百万分之一秒内(0.1微秒)释放出2000万安培电流。但俄罗斯的圆盘形发电机在同样短的时间内可释放3500万安培,且是爆炸装置,重量仅约百公斤。在我的网站上,读者可以找到类似“乐高积木”的所有组件,通过串联磁性火药系统(俄式设计),就能制造出纯聚变的锂氢炸弹。如果桑迪亚确实实现了这一聚变(我坚信这一点),那么洛斯阿拉莫斯和劳伦斯利弗莫尔的团队(见《洛杉矶时报》报道)在过去一年中一定夜以继日地研究这些系统。
读者评论:
必须等待其他团队确认这一成果——这两百亿度的温度。
回应:
目前,这种脉冲式电力发生器(因为桑迪亚的机器本质上是脉冲电源),能在0.1微秒内输出2000万安培电流。这是唯一能实现这一指标的设备。法国格拉马特军事研究中心的发电机输出250万安培,同样在亚微秒级。英国的Magpie发电机输出140万安培。俄罗斯可能尚未拥有与Z-机器相当的设备,但很快就会实现。
此前,人们并未认为需要追求更高的电流强度,因为这些机器原本设计为X射线源,压缩末期的温度仅数百万度(几年前桑迪亚的温度约为200万度,大约是1999年)。
然而,桑迪亚的Z-机器造价约1亿美元,仅为ITER(约100亿美元,且可能更高)的百分之一。因此,从逻辑上讲,应立即投入建设。Bavay在其博士论文中(见我的网站)曾建议在100纳秒内达到6000万安培。法国人完全有能力在一年内建成这样的装置。相信我,“其他团队正在迅速组建”,但……