这个周末刷了笔者朋友圈的新闻是MIT宣布新的聚变实验堆计划。基本内容有几条：

1. 可望15年建成世界第一个聚变电站；

2. 已经获得5000万美元投资；

3. 技术路线主要创新点是采用高温超导线圈维持更强磁约束。

马上《知识分子》转发了新闻，并配了很引人注目（或者用时下时髦的说法：吸引眼球）的标题：核聚变能源或15年内到来。

记得上次“聚变热”是2014年Skunk Works的一个团队宣称他们：1）做一个卡车装得下的堆，2）5年实现聚变；3）10年聚变发电。

4年过去了，根据Skunk Works去年十月底在Milwaukee展示的最新结果，他们的“紧凑型”聚变装置还处于研究阶段，参数比世界上大多数托卡马克（包括国内的几个）还低很多。他们的聚变之路似乎更是遥遥无期。。。

那次“聚变热”兴起之时，很多人信了。根据有两条：1、他们是美国人；2、他们是Skunk Works。不止一个人对我说：他们是Skunk Works耶！似乎这是非常有力的依据。但没有一条原因是关于科学依据和技术路线的。

我们的回答是 —— 要做具体的科学分析：

1. 不管多么“紧凑”，Lawson判据是要达到的，温度大约10keV，密度大约10^20 m^-3是一定要有的。堆芯这么高的温度密度，到第一壁几乎降到零，会产生很大的温度、密度梯度（压强梯度）。物理量的梯度（加个负号）就是广义力，这么强的广义力必然带来非常强的不稳定性。所以要实现聚变（而不是仅仅做等离子体物理研究），堆芯等离子体的尺度不能太小了。

2. 即使我们不考虑堆芯的尺度（先假定这个小尺度、紧凑型也能点火），还有一个回避不了的问题就是能量包层。

我们知道，聚变产生的能量不是电，而是中子（占80%）和alpha粒子（占20%）的动能。alpha粒子因为带电，会被约束在等离子体里，其能量可以用来继续加热等离子体。所以可以用来发电的只有中子能量。但是中子是电中性，不能直接用来发电，只能用中子碰撞截面比较大的物质（比如铅）做成“墙”来“阻止”中子（就如核实验室外边用铅壁或者混凝土墙来屏蔽中子），使得中子在这面“墙”里减速直到完全停止，把动能变成热能；再用冷却水把热带走发电。这面“墙”——即能量包层，显然要厚达几米（包括支撑结构等）、360度全面包裹（聚变中子显然是各向同性的）。加上庞大的冷却系统，再小巧玲珑的“紧凑型”装置，也变成臃肿不堪的大胖子了。

3. 事情还没完。这个能量包层还必须有产氚功能（所以应该叫产氚—能量包层）。

自然界里的氚都是要衰变的，所以氘氚聚变需要的氚要人工生产。目前世界氚的年产量只不过以千克计算，还不够一个GW级聚变电站（每天烧1.7千克）烧一周的。所以要聚变装置自己产氚。办法是用中子轰击锂。一个氚原子与一个氘原子聚变、产生一个中子；这个中子打到锂上，产生一个氚；再把这个氚放回到反应堆，完成一个氚循环。这就是氚自持。所以包层里还要放上锂，实现产氚功能。这使得包层的体积又增大不少。

但是包层都要有结构、有接缝，不可能包覆所有中子；而且中子和锂的反应截面有限，不可能都发生产氚反应。所以要在包层里做铍床、放置大量的铍小球。一个聚变中子打到铍小球上可能会打出两个中子（能量低一些，与锂反应截面更大），实现中子增值——进而做到氚增值。所以包层的体积又不知要增大多少。

现在卡车已经装不下了！一个篮球场能装下就不错了。

4. 还有用于初始点火的加热系统、监测等离子体运行的诊断系统，。。。，每个占地面积都不比堆芯小。

5. 然后还有氚工厂：中子与锂反应得到的氚还留在包层里，要提取出来，再送回去；排灰的时候带出来的氚（前面博文说过，氦灰比氚约束得还要好）也要经过萃取送回去。这个占地面积远比上面加起来还要大。

现在半个足球场可能都装不下。

6. 最后还有电源系统、超导低温系统、再加上发电机组。

一个足球场大小差不多吧。

对“可携式”（portable）的动力需求来说，只适合放在航母上。

做了上述分析后，一句话：Skunk Works就是忽悠。

果然就是。在APS上问他们包层的事情，他们回答是：我们说的“compact”就是堆芯这一块。

。。。

所以，Skunk的卡车堆显然是忽悠了。第二点，5年实现聚变，现在4年过去了，离Lawson判据比咱们家里的托卡马克还远。不妨再等一年。10年发电那个目标也可以等，还剩下6年嘛，弹指一挥间。

那么MIT这回宣布的计划呢？

（待续）