## 008｜什么是“能源圣杯”？

精挑细淘，得到头条。我是李南南。

今天，我们要做一场很硬核的科普。聊一个前不久刚刚发生在能源领域的大事。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室，简称LLNL，宣布他们首次实现可控核聚变。因为这个技术全程不产生任何污染，而且产生的能量巨大，因此被很多人称为能源圣杯。

你可能听说过这个新闻。因为有点难，我想先铺垫两句。你知道，咱们栏目一向只讲那些有意思、有价值、可以迁移到各行各业的通识性知识。太专业的几乎不碰。但是，有一类概念除外，就是那些特别受关注，已经破圈的前沿科技。这类科技影响我们的方式很特殊，它最开始，往往不是通过直接的技术改变，而是，先在商业世界经历一轮概念火爆，衍生出大量的创业公司、金融产品、商业活动。而最先影响到我们的，恰恰就是这些周边的商业产物。

因此，从这个角度看，我就更觉得，咱们得花点时间，对它有一点深入的了解。这能帮助你在面对跟这个概念相关的商业机会时，多一点判断的线索。

再看一眼这个词，可控核聚变。你最近可能在新闻上看到过很多标题，比如能源圣杯、人造太阳、人类的盗火时刻，等等。你不用记这些具体的名字，因为所有这些东西，它们最终对应的都是同一个底层技术，可控核聚变。因此，关键就是搞懂这五个字。而关于它，以及这回LLNL的新闻，我们大概需要知道三件事。

首先，核聚变为什么被称为能源圣杯？很简单，因为能量大，而且清洁安全。

注意，核聚变，可不是核裂变。现在的核电站，利用的是核裂变。也就是，一个较重的原子核，分裂，变成几个质量更小的原子核，然后在过程中释放能量。而核聚变，正好相反。是几个较轻的原子核，聚合成更重的原子核，过程中释放能量。

核聚变比核裂变，产生的能量要高得多。按照目前使用的材料，核聚变产生的能量大概是核裂变的4倍多。什么概念？大概1克原料，核聚变产生的能量转化成电能，就够一个人用几辈子。而且核聚变产生的核废料，半衰期极短，很快就会消失。就算反应堆泄漏，在外部环境下聚变没法继续。说白了，它几乎不存在核泄漏的风险，因此被称为清洁能源的未来。能源圣杯这个称呼，就是这么来的。这是咱们今天要搞懂的第一个问题。

你看，太阳之所以有那么高的热量，就是因为核聚变。那么，怎么才能人为触发核聚变呢？首先，你需要极大的能量输入。比如太阳，内部温度高达1500万摄氏度。但是，对于引发核聚变来说，这点温度根本不够。因此，还需要高压。太阳提供了极大的压力，才使得核聚变发生。

而好消息是，这一步，人类已经找到方法克服了。虽然没有太阳那么大的压力，但是，人类可以用热量来弥补。目前人类已经能制造出上亿摄氏度的高温，这足以触发核聚变。

但是，仅仅有能量还不够，因为即使有足够的能量触发核聚变，你还得能捕捉住这个反应物。这个过程用专业术语讲叫约束。过程很复杂。我们打个简单的比喻。就好比，你激活了一匹马的野性，让它充满干劲。但是，你要是约束不住它，它就跑了，不为你所用。这就是核聚变目前要攻克的技术难题，约束。

怎么实现约束？有这么几种方式。首先，是重力，也就是根据万有引力，你的质量够大，你就能吸住反应物。太阳靠的就是重力。但显然，人类实现不了太阳那么大的重力。其次，是用磁力。就是利用磁力来吸住反应物，让它无法逃走。这是目前使用的最主流的方式。咱们中国正在研发的可控核聚变，用的就是磁力约束。在这里要特别说一下，中国正在研究的可控核聚变，也就是俗称的人造太阳技术，已经在全世界，处在一个非常前端的水平。

还有第三种，叫惯性约束。这回LLNL用的就是这个技术。这个原理比较有意思。简单说，就是通过激光照射，给反应物提供能量。为什么叫惯性约束呢？我们大概可以这么理解。用激光射击反应物，就好比你突然抽了一匹马一鞭子，马在那一瞬间产生了巨大的能量，同时，因为挨了一鞭子，它也肯定得跑。但是，因为你动作快，这一鞭子抽过去，还没等马反应过来，它还维持在原来那个惯性的状态里，你就已经把能量搜集走了。

这个技术并不是刚出现。但问题是，一直以来，输入的激光能量，都要大于输出。但就在这个月，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室，第一回实现了，输出能量，大于输入。

这就是咱们今天要搞懂的第二个重点。LLNL的进展有多大？这是人类历史第一回，在核聚变这件事上，赚到了。

注意，所谓可控核聚变，可控指的可不是你不发生意外，不泄漏就算可控，而是你要实现输出大于输入，这才叫可控。而能源回报率大于1，这是这个实验受到全世界瞩目的第一，也差不多是唯一原因。

用专业术语讲，这叫增益大于1。这个增益，就是能量收获，除以能量输出。这个实验室的简称是LLNL，全程用的能量，都是激光。也就是，通过激光照射给实验装置加热，从而引发核聚变。而激光的英文是laser。因此这个实验室的负责人就开玩笑说，LLNL的意思就是，Laser，Laser，Nothing but，Laser。意思是，除了激光，还是激光。

那么，这个技术离应用还有多远呢？这就是咱们要说的第三个重点。这回LLNL的进展有多小？

注意，这里说的小，不是说这个技术不厉害，而是单纯指，它在空间意义上的小。这个实验规模有多小呢？整个LLNL的实验室，大概有几个足球场那么大。但这些都是外围设备。具体到这回实验的核心部分，整个反应器，大概只有一个乒乓球那么大。而再进一步到反应物，也就是用来发生核聚变的物质，大概只有一粒黄豆大小。

![图片](https://piccdn.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2022122619/1795354849731180956/122619.png)

没错，我们今天说的所有这些，都只是发生在这个黄豆大小的东西身上。

你可能会说，假如把这个实验等比放大，把所有的东西加大几倍，行不行？至少目前看，不行。咱们先不说别的，单说其中的工程难度。比如，用激光照射反应物。这回一共用了192束激光，从不同的角度给反应器加热。但问题是，这192束激光，必须极其均匀对称。就好比，有192个人同时踢一个球。这192个人必须得以完全对称的角度，一模一样的力道，同时踢到这个球。你觉得它复杂吗？不复杂。但是难不难？极难。

这就是工程化的难点。当年咱们中国造华龙一号，其中一个设备，叫汽轮机低压转子，这个东西有285吨。但是安装时，要求精度是2丝。什么概念？大概是一根头发的三分之一粗细。你在工程化的过程中，要克服很多类似的精度问题。

其次，说这回的进展有多小，指的是时间意义上的小。我们说的所有这些反应，实际只发生在1秒不到的时间里。而它产生的总热量，大概是3.15兆焦，有多少呢？大概1度电，能烧开20壶水。假如要应用，你得让这样的反应全天发生才行。

这就是咱们今天需要搞懂的第三个关键。这项技术在科学层面上意义很大，但是离实际应用，还有相当一段距离。

但是，这可并不是说，它在大规模应用之前，不会影响我们的生活。最后，我想带你建立两个，观察新技术的视角。

第一个，是商业视角。前面说过，大多数新技术，在它本身影响你的生活之前，会先在商业世界经历一轮概念火爆。要知道，科技进展代表的是能力极限，而商业力量代表的是一部分民间共识。这意味着，这件事参与的人将越来越多，它可能会进入一个加速发展期。根据美国核聚变工业协会的数据，在过去一段时间，核聚变领域的投资涨幅超过100%，私人投资核聚变领域的资金达到了28.3亿美元。再看国内，就在今年，主攻人造太阳领域的能量奇点，还有星环聚能，都获得了几个亿的天使轮融资。这些金融活动，可能在技术到来之前，就已经开始影响我们。

第二个，是副产品视角。过去，我们在观察一个新技术时，总是习惯看这个技术本身。但事实上，越是厉害的技术，在研究的过程中，就一定会附带着产生很多高价值的副产品。比如核电技术，其中一个副产品是核消毒技术，现在很多医用产品的消毒效率之所以那么高，都是拜这个技术所赐。一流的核心技术，也会产生一流的副产品。也许在核心技术出现之前，这个副产品，就已经开始投入应用。

因此，面对新技术，我感觉最好的姿态，借用以前跨年演讲上的一句话，那就是，坚定地想象，一个小变量，长大以后的样子。带着这个视角，最后，请你再看看这粒只有黄豆大小的东西。我建议你把这张图片保存下来，等这个技术长大后再拿出来看看，你会别有一番感受。

好，今天先聊到这。《得到头条》，明天见。

### 💡 精华要点
- 两个观察新技术的视角：一是是商业视角，科技进展代表的是能力极限，而商业力量代表的是一部分民间共识；二是副产品视角，越是厉害的技术，在研究的过程中，就一定会附带着产生很多高价值的副产品。
