如何看待中国新一代「人造太阳」装置（HL-2M）再获突破性进展，具有哪些重大意义？【月诚故事】
标题： 《如何看待中国新一代「人造太阳」装置（HL-2M）再获突破性进展，具有哪些重大意义？【月诚故事】》
今早的知乎热榜上，当前实际的榜首话题是《中国新一代「人造太阳」装置（HL-2M）再获突破性进展，突破百万安放电，具有哪些重大意义？ - 知乎》。或许是由于参与话题讨论的门槛过高，截至目前该榜首话题只有二十多人参与回答。相比之下，在百度学术上搜索关键词“核聚变”或“人造太阳”，搜索出来的结果数量，都比知乎热榜话题当前的回答数量要多一些。
那么根据榜首话题的标题，新一代「人造太阳」再获突破性进展到底具有哪些重大意义呢？
说实话，“核聚变”话题是一个过于高大上的领域，先来看看答主们的回答。根据评论区答主“中国核工业集团有限公司”的回答，“10月19日，中国新一代“人造太阳”装置（HL—2M）等离子体电流突破 100 万安培，创造了我国可控核聚变装置运行新纪录，标志着我国核聚变研发迈出重要一步，技术水平居国际前列。等离子体电流强度是托卡马克核聚变装置的核心参数，等离子体电流超过100万安培是其实现聚变能源的必要条件。此次等离子体电流能力全新的突破，意味着该装置未来可以在超过100万安培的等离子体电流下常规运行，开展前沿科学研究，对我国未来深度参与国际热核聚变堆实验及自主设计运行聚变堆具有重要意义。[截图]。中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所副所长（主持工作）、HL-2M实验负责人钟武律表示， 此次突破标志着我国核聚变研发向着聚变点火迈进重要一步。衡量核聚变装置及核聚变研究水平有三个参数：燃料的离子温度、等离子体密度和能量约束时间。只有三个参数的乘积超过特定数值，才能够实现真正的核聚变。而等离子体电流的大小将显著影响三个参数中的等离子体密度和能量约束时间。 ……”
另一位核能从业者答主“米诺”回答说，“核电行业员工表示不明觉厉，恭喜西物院！愿合肥和成都两台托克马克装置继续你追我赶，不断获得新突破！”
继续往下翻看答案，可是看完了评论区的二十多个回答之后，依然没能解答心中的各种问题。继续在知乎平台上搜索关键词“核聚变”。找到了 2016 年的中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室副研究员“袁岚峰”发布的一篇自媒体文章《科普核聚变 - 袁岚峰的文章 - 知乎》。
根据作者“袁岚峰”的描述，“……科大一环。简单的回答是：我也不知道。这东西离我的专业理论物理化学实在远了点。我问了一位原本以为可能相关的朋友，但他说他在强磁场实验室，不了解。其实这已经比较近了，因为磁约束就是用强磁场来约束核聚变材料，至少比我近得多。但科研人员总是知之为知之，不知为不知，所以‘不说，我们不说’。然而仔细想想，大部分群众想了解的还没到工程细节那种程度，核聚变的基本原理就已经是许多人不明白而又深感兴趣的了。对基本原理，我还可以说是略有所知的，在这里就来解释几句，希望能够对读者有益，并且就教于高明。1. 爱因斯坦质能方程： ……。2. 核反应： ……。3. 恒星的孩子： ……。4. 核聚变的途径： 在太阳中心，氢可以在 1500 万度的高温和 2000 亿个大气压的高压下聚变成氦。而在地球上没有那么高的压强，要发生聚变，温度就只好更高，达到上亿度。有什么办法能达到这么苛刻的条件呢？核裂变笑了：不要以为有了核聚变我就没用了，要达到核聚变的条件，还得看我！是的， 原子弹是目前唯一可用的实现如此高温的方法。所以氢弹都是用原子弹引爆的，先用裂变达到聚变条件，再通过聚变放出更大的能量。 原子弹的威力通常为几百至几万吨级TNT当量，氢弹的威力则可大至几千万吨级TNT当量。[中国第一颗氢弹爆炸图片]。人类用氢弹已经用得很溜了，《三体》里都能用它在水星上炸很多大坑，最后拯救人类。 但是氢弹是不可控的聚变反应，你总不能用氢弹来发电吧？所以真正的挑战是和平的、可控的利用核聚变，俗称‘人造太阳’。可控核聚变直到现在都没成功，不过已经提出了几条思路。最大的困难是，拿什么容器来放核燃料？ 显然任何材料都 hold 不住上亿度的高温，得另外想辙。惯性约束是一条思路，把核燃料放在一个弹丸内部，用超强激光照射弹丸，瞬间达到高温，弹丸外壁蒸发掉，并把核燃料向内挤压。 磁约束是另一条思路， 把核燃料做成等离子体（原子核和电子分离，都可以自由流动），用超强磁场约束等离子体。“科大一环”KTX是国际最先进的反场箍缩磁约束聚变实验装置。反场箍缩是磁约束内部的一种方法，另一种跟它并列的磁约束方法是托卡马克。以前提到中国的核聚变研究，首先想到的是合肥等离子体所的托卡马克EAST，以后也会想到科大一环KTX了。中、美、俄目前各有16、28、5个核聚变装置，这玩意烧的就是钱，靠的就是大国雄心。我对核聚变装置了解不多，而有一位“星环号设计师”先生就此写了一篇非常生动而内容丰富的文章《科普一下核聚变，并探讨其前景》（【科技】科普一下核聚变，并探讨其前景），有兴趣者不妨拜读。……”
根据“星环号设计师”的这篇文章，“……因为本人专业为应用超导，对核聚变方面多少了解一点，有一点点资料，就提供一些干货，给大家做个科普，并在此继续和大家探讨核聚变以及核聚变可能在生活经济政治方面带来的改变。……首先介绍一些核聚变的基础知识： 劳逊判据。劳逊判据是决定一个装置能否进行聚变反应的基本。 那么什么是劳逊判据呢？请见下图。[劳逊判据截图]。所谓的核聚变，学过高中物理的都知道，是指质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。 然而并不是把指氘或氚放在一起，就可以发生核聚变了。能否发生聚变，以及该反应是否能够持续，持续多久，要遵循上面的劳逊判据图。 图中纵坐标是能量（或者温度吧，一个意思），横坐标是时间与等离子体密度的乘积。在图中，我们可以看到有三个主要的区域：左半边的白色区域，右半边的白色区域，以及中间的有色区域（至于这个部分的三块，本帖中就不去管它了，当做一个好了）。这三个区域分别代表着聚变神功的三个层次：第一层：左半边的白色区域，代表着，就你这点内力，还练个JB。 温度（能量）以及约束程度，约束时间都不足，是不可能产生可控核聚变的。 第二层：中间的有色区域，代表着，恭喜你，你已经可以稍微提炼出一点神功所需的内力了，但是还没法使用。达到中间区域的能量以及约束强度时间，就可以产生核聚变了，但是产生的能量，还不如我们投入的能量，因此只能作为研究使用，没有实际的意义。第三层：右半边白区代表，恭喜你，你的神功基本练成了！达到了这一区域的能量以及约束强度时间，代表着产生的能量和输入能量之比，终于大于一了，这笔买卖终于有利可图了。 如果我们进一步加强能量以及约束强度时间，到达了最右边的‘burn’区域，那么你就神功大成了！在这一层次，我们就不再需要输入能量，反应自发的就可以进行，产生的能量和输入能量之比达到无穷大。也就是说，修炼可控核聚变，就是要提高反应的温度，并将高温等离子体约束住足够长的时间。 真传一句话，假传万卷书。可控核聚变的原理说到这，就说完了，简单吧！……”
继续在知乎平台上搜索关键词“lawson”和“劳逊判据”。根据自媒体帐号“科学剃刀”的 2021 年的一篇科普文章《让你彻底搞懂核聚变截面、劳逊判据、三乘积 - 哈尔9000的文章 - 知乎》描述，“本章将带你一起做一回核物理专家，帮你彻底搞清楚以下问题：1亿度、1.2亿度、1.6亿度，到底怎样才算真正实现核聚变？反应截面、劳逊判据、点火条件、三乘积到底是什么？……。就磁约束核聚变而言，因考虑能量来源、辐射损失、等离子输送损失等细节的不同，通常有‘劳逊判据’、‘零功率堆判据’、‘点火条件’等等。那么这些个判据是什么意思呢？……。1、劳逊判据。首先讲一下劳逊判据，这是大家常听到的词了，你只要把前面的内容好好看明白，现在劳逊判据保证一讲你就明白。 劳逊判据是上世纪五六十年代核聚变早期由英国工程师和物理学家劳逊（John D. Lawson）提出的，由于早期科学家对于氘氚聚变堆的研究认识还不够，对聚变堆内部的运行还不是十分的清晰，所以，这个判据只是笼统的给出了一个得到与损失功率相当的约束条件。 具体的定性描述是这样的：假定前面讲的三块拼图，也就是聚变产生的总功率的一部分+韧致辐射功率+热传导功率从反应堆逃逸后又被重新收集起来，再经过能量转化的打折后，重新导入聚变堆，能够刚好抵消（或者大于）聚变堆内的的韧致辐射功率和热传导功率损失之和。定量描述的公式如下：……。劳逊判据的粗糙在于：它没有考虑到阿尔法粒子对等离子体的自加热贡献，而正因为有了这种聚变产物–阿尔粒子的自加热效应，才让反应堆达到点火条件（自持）成为可能。……。2.零功率堆判据。这一判据也被称作得失相当判据，即在劳逊判据的基础上，在产生功率方面将阿尔法粒子的自加热因素考虑到方程中。具体的定性描述是这样的：……。3、点火条件（判据）。点火条件是目前核聚变研究领域一种用得比较多的判据，代表了一种更加有现实意义的功率平衡状况，定性地讲就是：单靠聚变炉内阿尔法粒子的自加热功率就能抵消（或大于）聚变堆内的韧致辐射功率损失和热传导功率损失之和。用公式表示就简单多了：……。第三部分：回到开始的问题，怎样才算实现？……。那么回到我们开始的问题，到底多高的温度才能实现核聚变呢？……答案就是：曲线之上，也就是说， 在一定的温度下，聚变炉内等离子的数密度和约束时间的乘积（劳逊参数，二乘积指标）高于某个值才能实现。 由于温度T是极其重要的参数，为了体现更加综合的指标， 后来也将温度也纳入进来，变成三乘积指标。 [图2.3 DT 的劳逊条件，点火条件及零功率得失相当条件的比较图]……上面这张图就是氘氚聚变的三种判据的二乘积指标关系图，可以看出 点火条件的要求是最高的，理论上高于其抛物线之上的坐标皆可。 ……”
打住，暂时先看到这里。回到榜首话题。那么新一代「人造太阳」再获突破性进展到底具有哪些重大意义呢？
答案其实上述答主“中国核工业集团有限公司”在回答中所提到的， “此次突破标志着我国核聚变研发向着聚变点火迈进重要一步。衡量核聚变装置及核聚变研究水平有三个参数：燃料的离子温度、等离子体密度和能量约束时间。只有三个参数的乘积超过特定数值，才能够实现真正的核聚变。而等离子体电流的大小将显著影响三个参数中的等离子体密度和能量约束时间。”
那么人类什么时候才能实现可控核聚变所需要的点火条件呢？
根据上述作者“袁岚峰”的回答，“ 可控核聚变什么时候能实现？有个笑话是‘永远还需 25 年’。有人估计是 2050 年。不过这些全都是猜测，由于难度太大，无论任何时候能搞出来都是好的。 我们在目前能做的，就是多试验，多投入。在条件允许的范围内，只问耕耘，不问收获。即使是失败的探索，也会获得经验教训，对将来是有益的。一旦成功，人类文明将脱胎换骨，直升神级文明。”
划重点， 由于难度太大，无论任何时候能搞出来都是好的。……一旦成功，人类文明将脱胎换骨，直升神级文明。 到那时，遨游太空所需的能源问题解决了，或许“流浪月球，遨游太空”的梦想也将照进现实。
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