燧人计划——关于可控制核聚变

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1、燧人计划——关于可控制核聚变摘要：本文提出并在理论计算上验证爆炸动能可用工程约束，进而推定核聚变能量是可以用大工程手段被约束并加以利用发电的。从理论上否定“核聚变只能引发氢弹爆炸，却不适用于核聚变发电，因为电厂不需要一次惊人的爆炸力，而需要缓缓释放的电能。”这个教科书上的著名定论，证明现代低当量核爆炸的动能破坏力与现代人类爆炸约束工程能力之间有巨大的交集空间，若仅能证明只有一个交点或交集很小，这样的设想从工程角度来讲也是不成立的。与通常的基础理论研究论文不同，本设想不试图发现新的物理学基本原理，它的目的是对我们所提出的物理工程概念进行论证。关键词：受

2、控核聚变发电热核前言严格地说本文不是一篇核物理基础理论研究的文章，它是探讨核能利用的文章。文中提出的观点会有很多不够精确的计算（多数以物理上限为基准），模型方案是比较“粗”的方案，与最终可能实施的真正设计有着很大的距离，这与我们在核物理方面的数据、理论水平和经验欠缺有关。但本文总体的科学逻辑我们自己认为是比较严谨认真的，文章也为未来的研究提出了一些可能的方向。计算过程因篇幅所限未全部列出，数据结果都是从物理教材及公开动力学计算机单纯模拟：爆炸对围体的破坏作用，本质上讲是一个力学过程。既然是力学过程，自然必需遵循力学的最基本定理。能量对物体的破坏力，是

3、与能量的密度、能量所处介质的物理特性密切相关的。我们所能看到的机械破坏性能量无非是——动能、物质的压缩势能、热能（尽管在理论上它们都可以表达为质点水平的‘动能’，但在实际计算中还是分开描述在工程上准确一些，不讨论与本文关系不大的化学破坏能）。无论是上述三种能量中的哪一种，不同的固态物质对不同的能量密度都有一个屈服临界点。在本文前面已经讨论过热能不是本方案的破坏性问题——一次投入1000吨TNT当量的能量只产生不到1℃温升。因此对巨大容器的容器壁力学破坏的计算，是解答本文问题的基本出发点——如果解决了爆炸的力学破坏性问题，其它就没什么过不了的难关。其实

4、这也是当初（二十世纪五十年代）否定‘氢弹’用于发电的最根本原因，如果当今的核物理还停留在几十万吨TNT以上的水平，本文提出的这个方案也就无从谈起了。关于‘动能、物质的压缩势能’的破坏。位移动能（膨胀火球推动的介质整体运动）由于介质体积、质量非常大，介质运动速度不可能大到对高强度材料产生破坏作用；波动能的破坏作用是本节讨论和计算的中心；‘物质的压缩势能’在人们的生产实践中，也是常常可以看到的——锅炉的爆炸这一类的破坏性事故就是压缩势能累计到一定密度水平之后产生的破坏性物理变化。在爆炸激波动能的传播过程中，质点动能与压缩势能的相互关系是贯穿全过程的。可见

5、，能量对物体的破坏作用，与能量的空间密度密切相关，如果把通常三维空间的概念扩展到四维空间——把时间轴加入到空间解释中，‘爆炸’过程是一个时间高度压缩导致在力学上空间能量密度扩散高度不平衡的问题。四维空间的任何一维轴被压缩，都会导制能量在其它三轴上的富集，能量在三维空间的高度密集是能量破坏力的关键。解决这个高能量密度空间的问题可采用以下对策：a.降低能量级——‘托卡马克’通过注入极微量燃料实现；我们的方案通过选用可能很小当量聚变来实现。b.拉长能量的释放时间——这个在‘托卡马克’中是其基本手段；我们的方案中表现为一段一段的时间段，能量脉冲式的释放。c.

6、加大能量的扩散空间——当今的‘托卡马克’越造越大；我们的方案干脆就是把能量扩散空间扩大到我们可以想象到的最大空间。d.加大空间容器的强度，这包括材料与系统结构两方面的方案设计选择。e.整个系统的能量释放过程中，系统必须有与之平衡的能量输出，否则，无论什么系统的空间总有容纳不下高密度能量的一个临界点，比如日常生活中时有发生的压力锅爆炸事故。所谓‘爆炸’，只不过是‘燃烧’的一种特定方式罢了。通常人们说的‘燃烧’，因其注入能量与‘燃烧火焰’边缘对环境的输出能量平衡，且能量场力学稳定——存在一个高温、与介质环境等压的等离子体，不会出现力学崩溃产生激波，故不会

7、有（相变）爆炸出现。而‘爆炸’就不同了，它没有‘燃烧’过程的能量场，能量为了实现其在空间上的力学平衡，必定会出现‘力学崩溃’。假定1000吨‘爆炸’的爆炸原点就是这个1000000立方米的球状空间，也就是说这1000吨TNT的能量在这个空间中均匀同时发生，全部能量以机械能计算，以气态物质计算这个空间中也就只会产生42个大气压的阶梯状非线性升压。设定：1、所有计算必须完全遵循牛顿定律、能量守恒定律及一切相关物理定理。2、以现实的小当量核爆炸为能量计算基准，完全公开的小聚变爆炸可知‘中子弹’是1000吨TNT。3、以人类已经完全掌握的工程能力及大规模工程

8、材料能提供的工程能力为工程规模设想基础。设想一个124米大的跨度空间，可容下一个1000000立方米的球体。