聚龙一号|聚龙九号( 二 )


在讲话中,彭先觉表示“所谓Z-箍缩驱动聚变,就是利用数十MA大电流(Z方向流动)通过金属柱形薄套筒产生的巨大洛伦兹力(磁压强度达百万大气压以上)推动套筒等离子体高速径向内爆(箍缩),并以每秒数百公里的速度撞击聚变靶丸,把动能转化为实现聚变所需的辐射能(X射线)和物质内能 。1997年,美国圣地亚国家实验室在Z-箍缩实验上获重要进展,他们用20MA电流获得了近2MJ的X射线能输出 。这一里程碑成果使研究惯性约束聚变的物理学家大受鼓舞 。中国工程物理研究院从2000年便注意到了Z箍缩研究的重要意义,并为此组织了相关研究团队,开始了核聚变能源的探索研究 。2008年秋,彭先觉在积多项研究成果的基础上提出了Z箍缩驱动聚变裂变混合堆(Z-FFR)的概念 。到2016年底,团队已对Z-FFR所涉及的各个方面,进行了非常深入的理论 、设计和部分分解实验研究,完善了设计方案,重要的是并未发现方案在物理、技术、工程、材料等诸方面有不可逾越的障碍 。与当前国际国内所有核能概念进行了比较之后,团队形成了如下认识:


(1)核能有能力成为未来规模(基荷)能源的主力;


(2)当今的Z箍缩技术,能够最经济、最简便地创造大规模聚变的条件,特别LTD技术路线提出来后,可以解决作为能源应用的重复频率运行问题;


(3)团队创造性提出的“局部整体点火”聚变靶概念及与之配套的负载、靶设计技术及能量转换技术,可确保实现聚变点火,并可适应未来能源应用的要求;


(4)团队创造性提出的“次临界能源堆”概念及一系列创新、有效的技术措施使Z-FFR在简便、安全、经济、持久、环境友好等方面都具有非常优良的品质,能够成为未来最具竞争力的千年能源;


(5)由于安全性的完满解决,Z-FFR可靠近城市建造,因而可方便地实现热电联供,并将大大提高能源的利用效率;


(6)团队提出的三回路水准闭式循环和堆放射性高屏蔽方案,为堆建造场址的选择和长期应用提供了极大的方便 。


(5)和(6)的结合,为改变未来规模能源的布局(主要采用分布式,提高电网的安全性)创造了条件 。


彭先觉说,上述这些关键技术解决方案的提出,使我们看到了一种有效应对未来能源危机和环境、气候问题的新能源曙光 。
而当然这里说的还只是远期的关于使用Z箍缩装置实现惯性约束可控核聚变发电的未来设想 。
而在核武器领域,Z箍缩原理可能带来的最直接的一个突破就是——不需要核裂变扳机的聚变核炸弹 。
目前大家知道,核军控领域,推测一个国家核武器制造潜力的最简单的方法就是推测其核裂变材料的储备量 。
中国20世纪70-80年代主要使用位于兰州等地的气体扩散工厂进行高浓缩铀的生产,由于气体扩散法的耗电量极大,而且运行的迹象明显,因此美国可以搜集到中国高浓缩铀的大致产量 。
据估计,中国储备的裂变材料足以制造数千枚裂变扳机——这和美俄储备了可以制造数万枚核弹相比就有点差距,虽然近年来中国建立了商业化离心式浓缩装置,但从它的运转情况,仍然可以基本了解中国核武器发展的“上限” 。
聚龙一号|聚龙九号



通过对靶丸的轰击,可以获得一些原本在实际核试验中才能收集的数据,然后用于计算机核试验,研制新一代核武器
而现在条件下,Z箍缩装置设计的最初想法就是模拟核爆炸瞬间的环境,为计算机核试验搜集数据——因为现在各大国签署了全面禁止核试验条约,不能进行实际试爆,只能用模拟的方法来搜集数据 。
另一方面,虽然五大国都已经拥有氢弹,但对于成功引爆氢弹过程中的一些细节机理,仍然处于“经验科学”状态,如果不进行新的核试验,将无法发展下一代的核武器,但通过Z箍缩装置模仿核爆炸瞬间状态,或许就可以揭开爆炸过程中的关键机理,从而可以跳过裂变级,直接用常规炸药引发核聚变——换句话来说,第四代核武器可能就没有“裂变扳机”——这也意味着这种核武器更加“清洁” 。
如果能实现这一点,将可以有几个重要的改变,第一是可以进一步实现核弹小型化,第二是通百思特网过监控核裂变材料储备量估算核武器“上限”变得毫无意义,第三是可以提高核弹的可靠性和储存寿命——目前核武器储存寿命一般不超过十年,因为裂变材料会在衰变过程中出现裂缝、气泡,在寿终前需要对其进行重新加工,相当于造一枚新的弹头 。