今年,全球變暖造成的氣候危機異常嚴峻,世界到處熱浪滾滾、高溫災難頻發、電力缺口雪上加霜。全球變暖和能源危機深度交織、互爲因果,尋求能夠滿足人類發展需求的終極能源,也就成爲遏制全球變暖的根本手段。其中,獲取核聚變能無疑是最佳選擇。

一、“人造太陽”是否等同於託卡馬克?這決不是一個小問題!

人類目前所說的“人造太陽”,被默認爲是模擬太陽產生核聚變能的原理,在地球上可控地生產核聚變能的託卡馬克裝置。

自人類建成第一個託卡馬克裝置,已經過去近七十年。彙集着人類頂尖的研發力量,可控核聚變雖然不斷取得進展,卻至今也只能“永遠需要50年”、不問終期地前行。如今,世界成百個託卡馬克裝置在你追我趕,可控核聚變同時也成了摸着石頭過河的科技競賽。可控核聚變缺乏可行性和進度的宏觀研判,缺失時效性的考量,獲取終極能源、終結全球變暖的真正目標被遮沒,形象工程的意味反而更濃重。

應該清醒地看到,託卡馬克目前取得的仍然是低級階段的進展,離真正滿足終極能源需求還不知道要多久?還不知道要多大的投入?僅僅要解決的技術難題都要排滿到50年後了,這就暴露出託卡馬克的阿喀琉斯之踵——很可能錯過人類遏制全球變暖的“窗口期”,可控核聚變的實現速度趕不上地球被全球變暖所毀滅的速度。

科學家們預計這個“窗口”到本世紀30年代中期將被關上。最新研究顯示,未來五年全球變暖1.5攝氏度的可能性正在變得越來越大,《巴黎氣候協議》設定的目標變得更加困難。而且,這一臨界值一旦被打破,北極海冰消失、珊瑚礁大規模滅絕、永久凍土融化等現象將更有可能出現,地球生態系統將發生永久性轉變,這就倒逼可控核聚變要爭分奪秒地搶時間。然而,至今託卡馬克的屢屢刷新記錄,也不過是在校園百米賽道上的低水平領跑,託卡馬克必須以博爾特速度衝過可控核聚變的終點,而這除了需要辛勤努力還要有難以預期的奇蹟。現在,對託卡馬克的預判雖各有不同,在“永遠需要50年”沒有實質鬆動情況下,對不確定的未來存在着畫餅充飢的樂觀。然而,人造太陽事關人類和地球命運,不但要激情和榮譽,更需要理性、客觀。

目前看,託卡馬克的成功時間不確定,不具有遏制全球變暖的時效性。一旦全球變暖使地球環境惡化進入不可逆狀態,託卡馬克即使實現也價值大減。指望託卡馬克在近幾十年內,實現可控核聚變來終結全球變暖,無異於望梅止渴。無視託卡馬克致命缺陷的鴕鳥政策,很像要用聊勝於無的成績來化解力不從心的無奈。

值得慶幸,“人造太陽”等同於可控核聚變、託卡馬克本身就很莫名其妙——從字面不難理解,人類獲取核聚變能的各種科技手段都應該是人造太陽。但是在“百度百科”中,卻明確提到“超導託卡馬克、一個能產生大規模核聚變反應的ITER裝置被俗稱爲人造太陽”,把“人造太陽”等同於託卡馬克,把獲取核聚變能的希望等同於人類必須自己實現可控核聚變。一旦被這樣的“人造太陽”概念所洗腦,獲取核聚變能也只有託卡馬克這“華山一條道兒”,可控地生產出核聚變能的前途渺茫,只能讓希望多存活一會兒,並不能讓人類通過獲取核聚變能來遏制全球變暖。

託卡馬克等同於“人造太陽”,就如盤古由混沌中開天闢地,這個“混沌”又從哪裏來,很混沌,反正都稀裏糊塗認爲“人造太陽”就是託卡馬克。雖然這個“混沌”是盤古開天合理性的基礎,但要探究清楚它需要花費巨大的潛功,既無從着手又索然無味,遠沒有盤古開天這樣的顯功富有戲劇性和震撼力。託卡馬克不能拯救地球原本並沒有什麼,但是又同時隨隨便便把託卡馬克等同於“人造太陽”,就徹底湮滅了人類獲取核聚變能的希望。

其實要獲得核聚變能,人類可以自己“造”,也可以直接向太陽去“借”。託卡馬克根本不能等同於“人造太陽”,即使可控核聚變、託卡馬克不能造福人類,人類也完全可以嘗試打造向太陽去借核聚變能的“人造太陽”。

二、人造太陽應該是開放概念,在探尋“華山殊途”的潛功上值得花功夫

人造太陽應該涵蓋人類獲取核聚變終極能源的各種科技手段,而不僅僅只是可控核聚變、託卡馬克。探尋託卡馬克之外的“人造太陽”,既要善於窮根究底去發現,又要敢於科技攻堅闖難關,是潛功和顯功的結合。

電影《智取華山》中,解放軍充分演繹瞭如何將潛功和顯功相結合:逃至華山的國民黨殘部認爲華山只有一條路,只要他們守住這個天險,解放軍是上不來的,他們因此飽食終日,抽菸打牌,思想麻痹。追剿的解放軍並沒有迷信“自古華山一條道”,爲了解敵情凡是從山上下來的的人都去談話、派出偵察小分隊進行祕密偵察。以功夫不負有心人的潛功,終於尋找到經驗老到的獵戶引領着闖出捷徑,最終機智勇敢地消滅了敵人。即使不靠智取,憑藉解放軍的英雄氣概也會創造必達山頂、奪取勝利的顯功,但是時間和傷亡肯定不可與智取同日而語。

那麼,當初人造太陽爲何被等同於可控核聚變、託卡馬克?沒有標準答案,但可以有這樣的猜測:當初,人類沒有能力把地球獲取的太陽能轉化爲清潔電能,這些天賜的核聚變能讓人類望洋興嘆,被積聚在地球的地表-大氣圈系統內,反而會逆轉成爲引發全球變暖的地球廢熱,人類避之尚恐不及,就不得不從人類自己生產核聚變能的源頭開始探索,可控核聚變、託卡馬克因此成爲人造太陽的不二選擇。

然而,託卡馬克是一條人類從直接生產核聚變能開始、還有儲能、輸送等等環節的艱辛路徑,道阻且長,每個環節都存在不確定性,僅僅要達到核聚變能商用生產就始終“需要至少50年”。當初,人類把託卡馬克視爲人造太陽應該有充足理由。但是,歲月流逝,各種新科技不斷湧現,勢必給人造太陽提供了更多可能的路徑選擇。尤其,對直接獲取太陽的核聚變能這類情況,科幻的戴森球人類做不到,並不說明其他技術人類做不到,過去做不到,近百年後的今天不一定做不到;即使同樣是直接可控地生產核聚變能,美國科學家們可以製造小型超導磁鐵,將徹底改變託卡馬克的設計。

7月7日,中國科學院院士薛其坤在的演講中探討了“人造太陽”,雖然也對“人造太陽”的定義語焉不詳,但是他表示“希望通過科技創新,真正開發用之不竭的太陽能和大海資源,如研究“人造太陽”等,這樣有可能會迎來一場顛覆性的技術革命,......”,言外之意是僅僅把託卡馬克視爲“人造太陽”的選項之一。正是這樣的冷靜,才能以潛功爲顯功奠定基礎,讓人類在可控核聚變、託卡馬克這裏絕處逢生,開闢出獲取核聚變能的技術新路徑。

三、人類掌握鋇鉗器技術,可以打造直接利用太陽輻射核聚變能的“人造太陽”

新時代科技突飛猛進,打造人造太陽也要與時俱進。在攻堅託卡馬克技術路徑的同時,從第一性原理出發尋找新路徑的入口,也就顯得難能可貴了。因爲一旦發現新入口,不同的路徑機遇不同、困難不同,也許沒有“50年魔咒”,反而會成爲晚出發、早到達的“快車道”。

豫劇《花木蘭》的唱詞中,“邊關緊軍情急,……父年邁弟年幼怎敵虎狼……。”如同木蘭男扮女裝,打破身份歧視奔赴國難一樣,鋇鉗器就是中國的社會科技力量把“能源的飯碗端在自己手裏”、直接從太陽能中獲取核聚變能的“人造太陽”。

1、鋇基電池是實用的無溫差熱電轉化的專利技術

鋇基電池是發明人十餘年的心血結晶,截至7月18日對多個實驗結果的綜合研判,確認可以製備的鋇基電池,單體參數優於5號化學電池,掀開了無溫差熱電轉化技術的新篇章。

鋇基電池的結構不同於溫差發電的結構,實驗證實它不但在實踐中能夠無溫差發電,而且在理論上也把熱力學第二定律從宏觀的熱-機轉化推進到微觀的熱-電轉化,從“不可以100%”昇華到“可以100%”,即鋇基電池“可以實現將熱量從單一熱源100%轉化爲電能”。

鋇基電池不但也可以直接把高品位熱能轉化爲電能,更具備“高效率地完成低品位熱能的熱電轉化”這個鮮明特點。相比熱電電容器、無偏二極管等無溫差熱電轉化技術,鋇基電池的這個鮮明特點,讓鋇鉗器也可以在人類的適宜溫度範圍高效工作、契合人體的製冷剛需。鋇基電池的無溫差熱能發電高效、實用,具有用作手機“免充電電池”等等的廣泛用途。

2、鉗溫器專利製冷技術是從製冷功能這個需求原點出發,避開了現有的、包括傳統空調逆卡諾循環在內的“熱交換”製冷模式,構造了一個讓目標物廢熱自源地“熱電轉化”爲電能、目標物自身因此得以降溫的製冷系統。

鉗溫器走出了一條“熱轉化”製冷新路徑,是同時既“自源鉗溫”又“廢熱發電”、兩種功能嵌合一起的製冷過程。

鉗溫器直接熱連通固、液體目標物,通過以目標物自身熱量爲工作能源,自源“熱電轉化”掉目標物熱量、而對之製冷到人爲設定溫度,也就是鉗溫。被直接鉗溫的目標物可以再迭代鉗溫所封閉的氣體目標物,間接等效出傳統空調“製冷空氣”的功能。

鉗溫器只是由幾個成本低廉、與熱能相關的成熟商品作爲部件:1、熱管導熱能力遠遠優於金屬銅的超導熱;2、固-固、固-液相變材料潛熱狀態的大儲熱量和溫度平臺;3、熱電轉化部件把熱能轉化爲非熱形式的電能。鉗溫器把“熱管、固-固、固-液相變材料、熱電轉化部件”組合起來,構造了“高溫向低溫傳遞熱量”的路徑,實現目標物自行被鉗溫的系統功能——目標物廢熱被熱管快速導出、廢熱再被導入潛熱狀態、具有恆溫平臺的相變材料中大量暫儲、相變材料中暫儲的廢熱進一步被熱電轉化爲電能而最終擺脫熱能形式,至此完成一輪鉗溫過程。“快導出、多暫儲、轉化掉”,該過程循環往復,直至將目標物鉗溫到人爲設定溫度。

3、鋇基電池與鉗溫器共生的鋇鉗器,就是將終結全球變暖的不用電空調

鋇鉗器是將鋇基電池用作鉗溫器的熱電轉化部件,實現了對傳統空調的製冷技術變革,纔是不用電空調、更準確地說是發電空調。它還比傳統空調多出了可以鉗溫、且直接鉗溫固、液體目標物的功能之外,無風吹無噪音、可移動可攜帶,兼具優越的經濟性,具備了置換現有傳統空調市場、激發更多製冷新剛需的潛力。無論從技術、工藝還是材料上判斷,鋇鉗器已經可以進行成果轉化。

人類生活在地球表面,無數鋇鉗器得到社會化使用時,就虛擬出一個包裹住地球的巨鋇鉗器。巨鋇鉗器的熱電轉化同樣具有嵌合性,它獲得清潔電能的過程,就是消耗掉了地表-大氣圈系統所儲存太陽能的過程。一旦地-氣系統中消耗的太陽能多於其所獲取、儲存的,太陽能支出大於收入,地球就因爲“地球廢熱”減少而得以降溫。“地球廢熱”作爲不稀缺的工作能源,通過巨鋇鉗器“高效率地對低品位熱能的熱電轉化”,成爲時空隨機、非間歇性、無限性的清潔電能,即終極能源——鋇鉗器技術把地球打造成爲異於託卡馬克的人造太陽。

在託卡馬克遠水解不了近渴的前提下,大量使用傳統空調來紓解酷暑會造成高溫的惡性循環,無疑是飲鴆止渴。

“誰都不是一座孤島,任何人的死亡都使我受到損失,因爲我包孕在人類之中,所以不要問喪鐘爲誰而鳴,它就是爲你敲響”——地球滋養着萬物生靈,世界就是一個“傾巢之下焉有完卵”的整體。淒厲的紅色警報已經向全人類鳴響,值此存亡關頭,鋇鉗器的生逢其時,則是中國智慧呈獻給地球母親的技術甘醴。

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