超导托卡马克装置只能运行几百秒吗？为什么？
▍⊗超导托卡马克装置只能运行几百秒吗？为什么？
中国托卡马克装置十几年了，外国有50多年，谁说过中国检测到中子了？没有核聚合时的反应物 ，哪里有正能量输出？估计都没有投入过氚氘燃料，所以没有中子，输出正能量哪里来的？用事实说话。
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为什么超导托卡马克装置只能运行几百秒？
其实无论是是磁约束中的托卡马克还是仿星器、或者球形环、磁镜等还是惯性路子的国家点火装置，统统都不能连续运行，当然两者未来的前途也不一样，磁约束封闭环境比较适合用来发电，惯性类未来适合星际旅行的飞行器发动机等等；不过现在看来磁约束似乎更接近成功一些。
托卡马克核聚变装置示意图
可以从如下几个角度来看看这个可控核聚变的难度有多高。
一、工作原理 从原理上看似乎并不难，不就是轻元素聚变成比较重的元素然后丢失的一些质量释放出巨大的能量，太阳上天天在发生！但难度也是由此而来的。
首先太阳上有极高的温度和压力，我们地球上不具备，另外太阳是一个在宇宙空间的球体啊，极高温的等离子体等都受到太阳引力的约束，还有太阳会释放出高能粒子，最后比较关键，太阳聚变的元素是氢，但我们人类连最容易的氚氘聚变温度都难以到达，可想而知这有多难！
二、材料选择 我们人类现有最耐高温的材料是钨，3410度，但即使如此，在5000万度的聚变等离子面前，连黄油都不如！幸亏等离子体是导电的，可以用磁场来约束它，这也导致了下一个问题。另外聚变时会产生中子等，内壁材料吸收了中子之后会嬗变具有放射性....
三、成本分摊 问题二中涉及了一个磁约束的名词，就是用一组巨大的线圈通电后将等离子体束缚在磁场内部非接触，说起来简单，但实施起来简直就是烧钱无法形容这个成本上升，巨大的超导线圈先不要说运行成本，这个制造成本连财大气粗的ITER预算都哇哇叫，而且能制造这个组件的地球上屈指可数，。
四、技术稳定性 核聚变全世界哪家都是第一次，实践是唯一的出路，导致的结果就是各种试错，各种重新设计....每次都相当于等重的黄金打水漂，一次成功了倒也没什么问题，再多也认了，虽然前途一片光明，但这个道路实在是太曲折了，简直堪比秦岭！
当然在这个道路上还是充满希望的，无非就是等离子体的约束嘛，问题也就是这个等离子体的约束问题，在这个路子上等离子体的温度越高就越是毫无规律可言，但一旦破裂造成停堆是小事，内壁烧穿线圈烧毁那就玩大了.....
惯性约束没有这个问题，但几百束激光照射中间那0.1MM不到的燃料球，先不说聚焦的问题，那几百个激光器大部分国家看来就傻眼了！基本上都是每家都本难念的经
托卡马克内部结构
仿星器内部结构
惯性约束内部结构
惯性约束的燃料球
COMPASS的磁约束装置的聚变燃烧过程，以ms计，最后那一闪是破裂熄火了。
▍❤超导托卡马克装置只能运行几百秒吗？为什么？
因为配套设施只能坚持这么久。
首先看托卡马克，
托卡马克装置是一种实验中的可控核聚变理想渠道，也是它现在面临的主要问题有三个，超导体，耐高温材料，中子转移，这也是目前人类所有可控核聚变实验中最大的三个问题。
对于超导体，以现有技术到倒是最容易解决的一个，不过目前得超导材料主要以稀土-铜氧化合物为主体，这类材料为了达到超导状态，无一例外的都需要低温，目前性能最好的高温超导体可以做到100开尔文左右的临界温度，也就是说，名为高温超导体，但它也依然需要在零下100多摄氏度的情况下才能保持超导，而反应器中上亿摄氏度的粒子距离超导材料的距离连一米都不到。一个烧煤的炉子放在离人一米的位置都会让人感觉热浪扑面，而在托卡马克的超导线圈中却要保证在距离上亿摄氏度的粒子团一米不到的位置处于零下上百度。这就是难点
耐高温材料是必须的，核聚变发生的温度需要2亿K左右，在这个温度下，任何材料都会被瞬间气化，所以人类想到了利用磁力束缚住聚变的原子 让它在一个磁场中反应，这样就不会和反应器接触，就间接的隔开了高温，但如果只把反应束缚在一点上，它的温度还是会传导至外壳，导致事故发生，所以人类制造了环形托卡马克装置，让反应在移动时进行，相应的降低了单位面积承受高温的时间，但即使这样，能传递到外壳的热量还是非常巨大的，这个巨大的热量与超导所需的低温是水火不相容的，这也造成了工程的难点。同时，如何达到这个温度也是工程的难点，目前聚变设备都是用高能激光点火，就想用打火机点木棍一样，很细的一下子就能点着，但一根木柴就很难短时间点着了，同理，随着反应物的增多，用高能激光点火可能也会变得更费劲。
在核聚变的过程中会产生中子，
3H+2H—→4He+10n+1.76×107eV
这是目前人类能做到的聚变反应之一，也是成本相对最低的聚变反应，它在反应中会产生中子，而在聚变链式反应中是不允许有这个中子存在的，它会阻挡链式反应的进行，导致受控核聚变装置停机。在环形托卡马克装置中粒子团是不断移动的，聚变产生的中子也是不断移动的，所以说，如何捕捉并把中子移出反应室是技术的难点所在。
而实际上，我们的托卡马克装置已经成功解决了以上三点问题，不过解决归解决，实际应用还漫漫无期，原因有很多，最大的原因归根结底就是其他设备。
这里并不是指它们不合格，因为材料的限制还有基本原理的约束，我们用来驾驭核聚变的设备是那样的简陋，如此的原始。如同用一把刻刀去雕刻出一块CPU。虽不可思议，但的确如此。
核反应随时可以继续，但外围的其他设施却会因为极大的负载过热，失效。我相信如今的托卡马克运行几个小时都不会有问题，但是这几个小时内的损失，可能会造成工程几个月的停顿甚至实验设备的损失。这些损失来源一定很多，比如超导线圈的老化，中子吸收材料的衰变，控制电路的烧毁，永磁体失效，壳体变形等一系列问题，我相信甚至有可能直接将几十亿的设备报废。
最后一点，如何利用托卡马克释放的能量。
如果不能高效的利用核聚变所释放的能量，那么可控核聚变就没有意义。就算它运行的再久，无非是个浪费电的大家伙。
我们现在对核聚变的最大憧憬就是更充裕的电能来源，而托卡马克做不到这一点。
目前人类对于能量的利用说白了是一个烧开水的过程，区别也就是能量源的不同，就算是核裂变反应堆也是利用反应堆的热量将水加热成蒸汽，推动轮机发电的。
简单来说，水就是一个中间商，它在帮助我们转换能量的过程中，还浪费了很多能量。
目前我们还没有将质能或者是辐射能直接转变为电能，机械能的高效途径，所以就算是可控核聚变，对于人类来说也是一个烧开水的大炉子，但要烧开水，就一定要将能量有秩序的转移成水的内能，否则，就算是烧水的锅炉，也会爆炸，而如何将能量有序的转移，也是技术能否商业化，实用化的关键，因为对于托卡马克来说，过多的热量释放可能会导致超导体的失效，就会让反应无法继续，所以，我们现在还需要一种除了烧开水以外的，更高效的能量转移途径，实现质能到电能或是机械能的直接转化。
我们都是阴沟里的虫子，但总得有人仰望星空！
百年前，核聚变只是论文中的一个推论，几十年前，核聚变那白到泛蓝的光芒被人类成功点亮，而如今，核聚变的光辉在给它划定的圈里燃烧百秒！
托卡马克照亮了人类受控核聚变最关键的一步，受控。
前人已经架好篝火，只等后辈带来锅具。
总结一句话，托卡马克装置是一种工作于多种极端环境下同时还得保证有所产出的高能粒子加速器。危险而优雅，美丽而强大。
▍▏超导托卡马克装置只能运行几百秒吗？为什么？
可控核聚变，有望彻底解决人类的能源问题。而托卡马克装置，则是目前主流的可控核聚变实验装置。自己不是这个专业的，但略微了解一点，说说我自己知道的东西。
目前我国的「人造小太阳」可以稳定运行几百秒，其实已经是世界顶尖水平了。但几百秒对于商用来说，差距还是太大。现在城市里的发电厂，基本上几年都不会停机，因为停机就意味着停电，成本太高。
下面大致说一下原理。
核聚变的反应温度非常高，达到上亿度。但我们已知的容器都最多只能承受几千度的高温。
所以第一个问题，就是如何存储这些高温物质。
科学家想到了一个绝妙的解决方案——用磁场将物质控制住，使得它不与任何物质接触，这样也就不会熔化容器了。
这个磁约束装置，就是托卡马克装置。
现在的一个重要问题，就是这些高温的等离子体非常难以控制。等离子体不光有段短离的相互作用，还有长距离的相互作用，其行为接近混沌。所以非常难以控制。之前有研究组用神威·太湖之光的所有机组算了几个月，就是在计算这些等离子体的运动行为，可见其复杂程度。
▍✾超导托卡马克装置只能运行几百秒吗？为什么？
燃料只能维持这么久，火柴点燃只能然10几秒是一个道理。可以借鉴喷气发动机结构原理试试，前端将反应粒子不断注入相当于压气机，托卡马克装置相当于喷气发动机的火焰筒，聚变后的超高温等离子体要不喷入发电装置直接输出电能要不喷入蒸汽发生器推动发动机发电。
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