Fw: [新聞] 「科學家可去跳樓」 專家駁DIY反應爐可行
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作者: Allen0315 (大Allen艾倫) 看板: Gossiping
標題: Re: [新聞] 「科學家可去跳樓」 專家駁DIY反應爐可行
時間: Wed Jun 25 13:41:23 2014
來看一下大家爭議的一點在國外有人提出可行的解決方案
來源：TED
http://on.ted.com/c0GTC
Michel Laberge
Plasma physicist
如何同步錘擊來產生核融合
How synchronized hammer strikes could generate nuclear fusion
TED2014 · 12:50 · Filmed Mar 2014
0:12
哇嗚，好亮呀。 一定用了不少電吧。
各位飛來這裡 也消耗了許多能源。
整個地球需要非常多的能源， 至今我們大多仰賴石化燃料。
我們一直在燃燒汽油。
至今進行得還不錯。
汽油能夠帶我們帶到想去的地方， 但是我們得就此打住了。
我們不能再這麼做了。
0:35
我們不斷嘗試不同的能源， 尋求替代能源，
但是事實證明很難找到 便宜又划算的東西 能媲美石油、瓦斯和煤。
我最喜歡的是核能。
它的能量密度很高， 能製造固態且穩定的能量， 而且不會產生任何二氧化碳。
0:58
我們知道兩種生產核能方式： 核分裂與核融合。
在核分裂中要取一個大原子核， 把它分成兩半， 就會產生很多能源，
現在的核能反應爐就是採取此法。
運作得還不錯。 還有另一種是核融合。 我喜歡核融合，那好多了。
取兩個小原子核， 把它們放在一起就會變成氦，
而氦是很棒的東西， 可以產生很多能源。
這是製造能源的自然方式， 太陽和所有宇宙中的恆星 都用核融合。
而核融合發電廠 十分符合成本效益， 而且也很安全。
它只會產生短期的放射性廢物， 而且不能熔化。 而核融合的燃料來自海洋。
從海中提煉出燃料 每度電只要千分之一美元，
非常、非常便宜。 如果整個地球持續進行核融合， 我們就能從海裡提煉出燃料。
此舉能永續經營好幾百億年。
2:02
那麼如果核融合這麼棒 為什麼我們不能用？
它在哪裡？ 嗯，總是會有些麻煩。 核融合非常難做。
麻煩在於那兩個原子核 都帶正電， 因此它們不想熔合。
它們會像這樣來來去去。
因此為了要讓它們熔合， 你得用高速丟擲，讓它們彼此碰撞，
如果速度夠快， 就會克服排斥作用， 當它們相互碰觸就會產生能量。
而粒子速度 就是一種測量溫度的方式。 核融合需要達到 攝氏 1500 億度。
因為這溫度很高， 所以核融合非常難做。
2:42
當我在英屬哥倫比亞大學讀博士時， 解決了這個核融合的小麻煩，
後來我在雷射印表機公司裡擔任要職， 為印刷業做印刷。
我在那裡做了 10 年， 覺得有點無趣， 40 歲時碰到了中年危機，
你知道很平常的問題： 我是誰？我該做什麼？ 我該做什麼？我可以做什麼？
我開始檢視我的好工作， 我做的事情是砍伐樹林， 就在英屬哥倫比亞這裡，
再用數不盡的垃圾信件 掩埋在座的每一個人。
那可讓人不太滿意。 有人買了台保時捷； 其他些有了小老婆。
但是我決定致力於 解決地球暖化，並讓核融合能實現。
3:31
首先， 我深入研究文獻， 了解核融合的運作方式。
物理學家研究核融合已有一段時間， 他們採取的其中一種方式
稱為托卡馬克裝置 (tokamak)。
那是個很大的磁性環形線圈、 超導線圈， 會在像這樣的環中 產生磁場，
而熱氣會在中央， 稱為電漿，會被限制住。
粒子不斷沿著圓圈的邊緣環繞， 接著它們會在其中釋放大量熱能
來加熱至核融合需要的溫度。
這是那些甜甜圈的內部， 你可以在右邊看到 核融合的電漿在裡面。
4:08
進行核融合的第二種方式是 使用雷射核融合。
在雷射核融合中，你會有一顆乒乓球， 把核融合的燃料放在中央，
用環繞的大量雷射將它密封。
雷射非常強， 且會非常快速地擠壓乒乓球。
如果你夠用力擠壓某種東西， 那就會變熱， 如果速度非常、非常快，
在十億分之一秒之中 就會有足夠的能源和熱能 來產生核融合。
這就是機器內部的模樣。 你看雷射光束和小球在中央。
4:39
多數人認為核融合根本不會發生。
大家總認為物理學家都在實驗室 認真工作，但是什麼事也沒發生。
那其實不太正確。 這是核融合 在最近 30 年左右的獲益曲線。
你會發現我們目前做的核融合 相較於剛開始時， 還多了一萬倍左右。
那獲益還不賴。
事實上，那就和傳說中的摩爾定律一樣快，
摩爾定律定義了 一塊晶片中能容納電晶體的數量。
這個點稱為 JET， 歐洲聯合環形加速器 (Joint European Torus)。
那是在歐洲的托卡馬克裝置大甜甜圈，
這機器在 1997 年 製造了 16 百萬瓦特的核融合電力 和 17 百萬瓦特的熱能。
你會說那其實不多，
但那其實將近 我們最初所能得到的一萬倍以上。
這裡的第二點是 NIF， 國家點火設施 (National Ignition Facility)。
那是在美國的大型雷射機，
上個月他們的宣布 惹了些爭議， 他們說會盡力從核融合 製造更多核融合能源，
比起在乒乓球中間放得還多。
其實那還不夠好， 因為用來把能源放入的雷射 消耗的能源比那更多， 但那很棒。
5:53
這是國際熱核融合實驗反應爐 (ITER)， 法文是 EE-tairh。
這是跨國合作的大計畫， 將會打造一個很大的磁力圈， 就在法國南邊，
而當這個機器完工後 就能製造 500 百萬瓦特核融合電力，
只需耗費 50 百萬瓦特的電力。
這是實體， 它真的會運轉。 那是會製造能源的那種機器。
6:15
如果你研究圖表就會發現 那兩點稍微偏向曲線右側。
我們的進度有些落後了。
事實上，製造那些機器的科技 其實在曲線中 正好趕上生產核融合的速度。
然而，有些政治事務仍需處理， 而要做的目的並不在那， 因此會趨向右邊。
例如，國際熱核融合實驗反應爐 在 2000 年或 2005 年已建造完成，
但是因為那是大型的跨國合作， 涉及政治就會延遲一些時間。
例如，他們花了大約三年 才決定要把它放在哪邊。
6:46
核融合常常被批評 太昂貴了。
當然，每年要花費一、二十億美元 才能有此進展。
但是應該要把它拿來 和摩爾定律的花費做比較，
摩爾定律的花費遠高於核融合。
摩爾定律的產物 是我口袋裡的行動電話。
這電話和後頭網路的花費 大約一萬億元， 如此一來我就能自拍 並傳到臉書上。
當我爸看到那照片 就會感到非常驕傲。
我們每年也花了大約 6500 億美元 用來補助石油、瓦斯 和再生能源。
而我們在核融合的花費只有它的 0.5%。
因此我個人不認為那會太貴。
我認為一直以來都被騙了， 總認為那可以解決我們未來幾百億年 所有潔淨能源的問題。
7:40
我可以說出來，但是我的立場有些爭議，
因為我開了一間核融合公司， 而且我還沒有臉書帳號。
因此，當我在 2002 年 開這間核融合公司時， 我知道自己無法和一大群人對抗。
他們擁有的資源遠多於我。
因此我決定找出 一個較便宜和快速的方法。
8:01
磁力和雷射核融合 都是很棒的機器。
它們都是科技的絕佳產物、 完美的機器，而且也都證明了 核融合真的能實現。
然而，以發電廠來說， 我不認為那很好。
它們都太大、太複雜， 也太貴了， 而且，它們也不太能處理 核融合能源。
當你進行核融合，能源以中子呈現， 高速中子來自電漿。
那些中子撞擊機器的邊緣。 中子破壞機器。
而且，你要從那些中子捕捉熱能， 並製造一些蒸汽 來推動某處和那些機器上的渦輪機，
但那都是後來的事了。 我認為一定會有更好的方式能處理。
8:39
因此我回過頭看文獻， 我到處研究核融合的資料。
有一個方式特別吸引我的注意力， 稱為磁化定位核聚變， 或簡稱為 MTF。
在 MTF 中，你會想要 拿一個大桶子，
在裡面裝滿液態金屬， 然後旋轉液態金屬 在中央展開一個旋渦， 有點像你的水槽。
當你拉起水槽的拉環，就會產生旋渦。
接著你會有一些受壓力驅動的活塞 會出現在外部，
這麼做會壓縮在電漿周圍的液態金屬， 活塞會壓縮液態金屬， 它的溫度會上升，
就像雷射一樣， 之後就會產生核融合。
因此那就像是混合了 磁化定位核融合 和雷射核融合。
那些都有一些不錯的優點。
液態金屬會吸收所有的中子， 而且沒有中子會撞擊牆面， 因此機器不會損壞。
液態金屬變熱， 你就可以把它打入熱交換器中， 製造些蒸汽，推動渦輪機。
用這個方法來處理這個階段 非常方便。
最後，所有讓核融合產生的能量 來自於由蒸汽推動的活塞，
這比雷射和超導磁鐵還便宜。
9:43
這些都很棒， 只不過它不太可行。 （笑聲）
無論如何都有個解套方式。
當你壓縮它， 電漿冷卻的速度 就會快於壓縮的速度， 因此你會試著壓縮它，
但是電漿不斷冷卻， 最後就會毫無作用。
10:01
我看到後覺得這還真是可惜， 因為那是非常、非常棒的點子。
但願我能改進它。 我思考了一分鐘， 自問我們要如何讓它運作得更好？
後來我考慮用撞擊。
如果我們用個大鐵鎚， 揮動之後像這樣釘下釘子，
在鐵鎚打入釘子、 推擠，並試著置入它的地方？
那不管用。 因此我的想法是 運用撞擊的想法。
我們用蒸汽讓活塞加速， 會花點時間， 接著，成功！
你會碰到活塞 然後啵！所有能量就會馬上 直接傳到液體， 接著便更快速地壓縮電漿。
我想這很棒，就決定就這麼做。
10:38
因此我們在這車庫打造了這台機器。
我們做了台小機器， 打算從裡面擠出一點中子， 那些是我的行銷中子，
有了那些行銷中子， 我賺了五千萬美元， 我雇了 65 個人，這是我的團隊。
這是我們想做的東西。
那會是台很大的機器， 直徑大概有三公尺，
液體會帶動旋轉， 中央會有個大旋渦，
將電漿放在上下方， 活塞撞擊邊緣， 砰！活塞壓縮電漿 就會製造一些能量，
中子就會在液態金屬裡出現， 接著進入蒸汽機後就會產生渦輪，
有些蒸氣會回過頭來 引燃活塞。
我們大概每秒要跑一次， 如此就能產生 100 百萬瓦特的電力。
11:25
我們也製造了注射器， 這個注射器會讓電漿開始運作。
注射器讓電漿維持微溫的熱度， 大約是攝氏三百萬度。
不幸的是那並不持久， 因此我們得稍微延長電漿的壽命， 但上個月有了很大的進展，
那麼我們現在就有了壓縮電漿。
接著我們建立一個小球型， 大概這麼大， 有 14 個活塞環繞它， 如此就能壓縮液體。
可是電漿很難壓縮， 當你壓縮它時， 會變得像那樣有點變形，
因此你需要選擇活塞運作最好的時機， 為此我們用了幾個控制系統，
在 1970 年時這根本不可能辦到， 但是我們現在可以做到，
透過良好、全新的電子設備即可。
12:09
最後，大多數人會認為核融合 在未來也不會實現， 但事實是，核融合已近在眼前。
我們就快達成了。 大型實驗室顯示了核融合是可行的，
現在也有一些小公司在考量，
他們發現那並非無法完成， 而是要找出能符合成本效益的方法。
公眾核融合 (General Fusion) 是其中一家小公司，
如果順利的話，很快， 就會有人解決那個難題， 也許就會是公眾核融合公司。
12:35
非常感謝。
12:37
（掌聲）
※ 引述《ijsfkira (ijsfkira)》之銘言：
: 看了大家吵了一天
: 我來稍微解釋一下 並說一下我個人感想好了
: 我雖然也搞物理 但我不是核子方面的專家 也不搞實驗
: 動手能力也絕對是遠遠遜於這位同學
: 首先講一下核融合和核融合反應爐 以及這位同學的核融合反應爐是哪種
: 基本上 目前幾乎所有核融合反應都是以以下過程為基礎
: 氘原子核 + 氚原子核 → 氦3原子核 + 中子
: 由於氦是沒有輻射性的物質 因此這就是為什麼大家說核融合比較乾淨
: 然而反應過程會放出中子 當放出的中子射進其他外界物質時
: 依然會使得這些物質變得有輻射性
: 這個過程其實很單純 但實際面最困難的地方 就是在於要發生反應的話
: 必須要先克服氘和氚原子核間的正電排斥力
: 而且還要使得輸出能量>輸入 才有商業價值
: 目前有很多種方法做到這種事
: 最直接的方法就是乾脆直接來加熱這些原子核
: 讓超高動能的原子核間靠著彼此的碰撞來突破正電排斥力
: 這種方式不方便的地方
: 就是在於為了讓反應產生 也為了讓輸入<輸出
: 我們必須要將這些原子侷限在極小的範圍
: 加上輸入的能量
: 這樣所產生的爐心溫度遠高過太陽核心的溫度
: 一般所聽到"核融合反應爐內部溫度一億度"就是指這種方法
: 大體上 你所聽到用磁場環或雷射來侷限原子核的方式
: 背後原理都是這種方法
: 而目前花最多錢投資的核融合實驗 多數也都是這種方式
: 還有另外一種方法 則是乾脆直接"加速"原子核
: 這跟剛剛的方法聽起來好像很像 可是實際上不太一樣
: 因為使用加熱的方式 原子核雖然速度很快 但是彼此的運動方向是非常混亂的
: 而加速原子核 指的是直接用電場讓原子核之間的運動比較一致
: 加速這些原子核的好處 是你不必擔心怎樣侷限這些原子核
: (因為直接加速 會讓這些原子核的運動方向比較一致)
: 一般採用的 就是利用導線 製造封閉狀的電場
: 然後原子核就會因為這種封閉狀電場 而以較為一致的方向向中心移動
: 這種方法的壞處是 原子核能發生核融合反應的機率遠低於上一種方法
: 因為離子束很難做到這麼緊密
: 因此非常難做到輸出>輸入
: 基本上這種方式比較少有公司和政府真的用錢來投資商用前景(雖然也不是沒有)
: 然而 就算無法做為商用的核融合反應爐
: 這種方式 由於更容易製造
: 也成為了可以實用的中子產生器 在很多醫療或石油界中有實體的應用
: 要提醒的是 這兩種方式 磁場跟電場的腳色是不一樣的
: (因為我看到前面有人建議這個同學 怎麼不做一個托馬士環)
: 第一種方式 讓核反應產生的原因是加熱 磁場的目的是為了侷限原子核
: 但在第二種方式 電場"本身"就是誘發核融合反應產生的因素
: 使用磁場環無法有同樣的效果
: 當然還有其他種可能方法 例如渺子融合 或者是冷融合
: (雖然基本上 冷融合目前的主流共識是認為是偽科學)
: 我說了這麼多 只是想說
: 要實現核融合本質上不是件困難的事 困難的是 怎麼樣讓輸入<輸出
: 基本上 這位同學的方法 就是屬於第二種方法
: 這種方法其實也是最多業餘玩家在玩的
: 這個網站就是使用這種方式自製核融合反應爐的網站
: http://www.fusor.net/
: 他們有簡單的入門介紹和指引 你可以在上面問到很多相關資料 找到很多資訊
: 他們也會有認證
: 以下是經過他們認證真的製作出反應爐
: 或雖然做出來 卻沒有中子只有電漿的玩家的列表
: http://fusor.net/board/viewtopic.php?t=13&f=7#p512
: 目前最年輕經過認證的製造者是13歲
: 如果對這個方法有興趣 想要自己玩 歡迎參觀這網站
: 對於這種方法的歷史 也可以參考
: http://en.wikipedia.org/wiki/Fusor
: 所以 最後 到底這位同學做出來的是核反應爐嗎?
: 我個人的回答是 無法排除是否是真的或假的
: 因為基本上這種方法是過去十幾年就早就有很多人在玩的
: 只要改進 沒道理不可能重現 看起來他也還不至於太離譜
: (當然我對他內文有很多不滿 像他說內部溫度是一億度)
: 只是看起來似乎有點陽春 像我就在想他的真空抽得夠不夠之類的
: 更重要的是 由於他並沒有測量到底有沒有中子 因此甚麼都無法判定
: 事實上的確就像前面很多人說得一樣
: 沒有中子的話 那其實就只是拿一堆離子核用電場加速
: (說穿了就是個電漿球)
: 然後 我最後要說一下我自己的主觀評論(可能是我自己也是物理系畢業的原因吧)
: 這個同學的確非常值得鼓勵 因為他自己動手做
: 實作能力的確比起一般物理系大一生
: 甚至是不少大學畢業或碩士生都還要高上很多
: 但我老實說 這種東西 以台灣的技術力和人員
: 不少人如果真的有心想做的話 是可能可以自製的
: 實在沒必要用這件事來酸很多有的沒的...
: 畢竟 同樣的 這位同學的理論能力或專業能力會在未來進步
: 但我也有認識很多做實驗的物理研究生 也是在後來才培養出一定的實作能力
: 但我認為原能會核能所所長所說的"科學家都該跳樓"
: 的確有點太過份太自以為是
: 我查過說這句話的人是學專業核工畢業的
: 因此可能對這種國外早就很多業餘玩家玩的玩具 比較沒注意或看不上眼
: (又或者是記者節錄對話不完全吧)
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※ 文章網址: http://www.ptt.cc/bbs/Gossiping/M.1403674891.A.BFB.html
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可以^^"a
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※ 編輯: Allen0315 (114.34.157.188), 06/25/2014 13:55:27
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
※ 轉錄者: turbomons (61.230.92.169), 06/25/2014 13:56:39
※ 編輯: turbomons (61.230.92.169), 06/25/2014 13:57:50
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