達克談太空科技（其八）

[達克日記] 2008/03/01--達克談太空科技（其八）

承[達克日記] 2004/01/01--達克談太空科技（其零）與
[達克日記] 2008/01/02--達克談太空科技（其三）。

【其八、核融合爐在地球表面是不可能的】

「其八、核融合爐在地球表面是不可能的」。
這是一篇我很早很早就想寫的文章，
第二次有很強烈的心情想寫，是在電影《蜘蛛人2》上演時，
這次，則是看到了這篇文章[轉貼] 癮科學：無中子核融合（就是鋼彈裡用的那種）。

有了上面這篇文章，我就可以少解釋很多東西，
所以趕快趁機來寫。（笑）

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什麼叫核融合？

抬頭看一下太陽，那就是核融合。


因為有了[轉貼] 癮科學：無中子核融合（就是鋼彈裡用的那種），
所以我這次只講重點結論：
「以目前地球上的科技與可以想見的未來技術 裡，要在地球表面或大氣圈內製造並運行商業化『核融合』爐是『幾乎不可能』的。」
（實驗性質的，那種只運行一小段時間，能量與溫度受到嚴格限制，投入能量遠大於輸出能量的，不在我說不可能的範圍裡。）

原因很簡單，
「我們做不出承受得了核融合爐所需的外 殼。」


裝熱水，需要承受得了水溫的容器。
做石油燃料引擎（目前汽車用的那種），需要承受得了燃燒溫度與壓力的引擎外殼。

同樣地，製造核融合爐也需要能承受得了那樣高溫高壓的爐殼與整個電廠建築。


問題就在於：「我們現今的材料科技，無法直接製造出那樣的外殼。」
（詳情我在[達克日記] 2004/05/01--達克談太空科技（其三）會有部分討 論。）


傳統的建材或材料，如金屬或鋼筋水泥等，在至少將近6000℃的核融合溫度與所需的超級高壓面前，已經不是我們能控制的範圍。

也許有人會說：「我們現在不就有核能電廠？」
是的，現狀下我們人類有尚稱堪用的「核分裂」商業核能電廠，可，核融合是遠比核分裂更進一步的一種核反應。

用最最淺白的表達方式來解釋就是：
「一般炸彈要爆炸，是先點火，用一個比較低的能量當引導，激發出炸藥本身儲藏的化學能。
而氫彈（核融合彈）要爆炸，就是先引爆一個核分裂彈來做引火。」

核融合彈要開始反應，需要相當的高溫高壓，而一般炸彈的大小，我們做不到那樣的高壓，所以只好用高溫取代，
而傳統炸藥所能提供的溫度又不足以啟動核融合，所以才選用了核分裂彈。

核分裂所能到達的溫度，僅僅是勉強能啟動核融合的門檻而已。

因此，人類目前的傳統材料科學，能承受得了核分裂，不代表能吃得動核融合。


為了解決核融合爐建材的問題，也就是要包得住核融合反應核心，
聰明的科學家們選用了以下幾種方法：（來源wiki條目：核融合）
* 超聲波核融合
* 雷射約束（慣性約束）核融合
* 磁約束核融合（托卡馬克）

用白話來寫就是「電磁場」。
也就是電影《蜘蛛人2》中，八爪博士選用的方法。

乍看之下，一切都有可能了，
能抓得住核融合，我們就能拿來發電！

聽起來多麼美妙～


但，現實總是殘酷的。

什麼都別提，只光問三個問題，馬上就能把電磁場爐心打回原型：
1、這電磁場需要多恐怖的電量？你核融合發出來的電有超過維持這電磁場所需嗎？（效益問題）
2、核融合反應本身除了能量之外還有「超級恐怖的熱量」，電磁場擋不住這麼大的熱量喔，其他建材也辦不到。
3、強大到這種地步的電磁場下去，周圍好大範圍內別說電器會壞光，恐怕也沒多少生物能活下去了。

第一點，經濟效益馬上把這個電磁場包覆打死。

第二點與第三點，要讓核融合的效益好到能商業化，那個溫度一定會高居不下，老問題是根本沒辦法有材料擋得住這些溫度，電磁場本身造成的電磁波也是如此，
那這個核融合爐根本沒辦法在地球表面上找到地方來蓋。

就算蓋在塔課拉瑪干沙漠正中央，那周邊的沙子也會馬上被融化，甚至進入電漿狀態，
然後整個電廠很快就會整個融化掉。（誇示法）

這是個連手機訊號基地台都會有人抗議的年代，
這麼強電磁波的東西，真的會有居民願意讓科學家蓋在自己家附近？


這樣一來，電磁波包覆又不能用了，一切問題又回到原點了。


因此，在沒有「突破性的夢幻技術」開發出來之前，
商業化核融合爐想蓋在地球表面是「不太可能」的。


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但，我得強調，我認為在大氣圈內辦不到，不代表在地球外辦不到。

我個人目前認為最適合的解法大概還是乖乖弄到至少月球軌道上，另外找個地方來實驗這個核融合爐，那樣可以根本性地「不需要去解決」某些技術問題。

可惜的是，真的把核融合爐弄到太空上，又會遇到很多運輸的技術性問題…

所以，這其實是個需要很長遠計畫才能解決的大夢想。


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（請注意，這一段完全談的是空想科學，請勿太認真去檢驗，只是談談笑笑。）

再者，需要怎樣的「夢幻技術」才能達到「核融合爐實用化」的夢想呢？

最簡單，最容易表達的也就是鋼彈系列作品中所寫的「米氏粒子」，（詳情WIKI條目：米諾夫斯基粒子應用技術）
大概這種夢幻技術要「夢幻到米粒」的等級才有辦法實現核融合爐迷你化的程度。


只可惜，我個人對米氏粒子的設定，有非常非常多的負面意見，（詳情請見：[達克日記] 2008/01/02--達克談太空科技（其三））
因為米粒本身的設定就是一連串的超級矛盾。

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相關wiki條目：
太陽、
核分裂、
核融合、
常溫核融合