不用电空调迎着全球热浪启程,人造太阳并非华山一条道

今年,全球变暖造成的气候危机异常严峻,世界到处热浪滚滚、高温灾难频发、电力缺口雪上加霜。全球变暖和能源危机深度交织、互为因果,寻求能够满足人类发展需求的终极能源,也就成为遏制全球变暖的根本手段。其中,获取核聚变能无疑是最佳选择。

一、“人造太阳”是否等同于托卡马克?这决不是一个小问题!

人类目前所说的“人造太阳”,被默认为是模拟太阳产生核聚变能的原理,在地球上可控地生产核聚变能的托卡马克装置。

自人类建成第一个托卡马克装置,已经过去近七十年。汇集着人类顶尖的研发力量,可控核聚变虽然不断取得进展,却至今也只能“永远需要50年”、不问终期地前行。如今,世界成百个托卡马克装置在你追我赶,可控核聚变同时也成了摸着石头过河的科技竞赛。可控核聚变缺乏可行性和进度的宏观研判,缺失时效性的考量,获取终极能源、终结全球变暖的真正目标被遮没,形象工程的意味反而更浓重。

应该清醒地看到,托卡马克目前取得的仍然是低级阶段的进展,离真正满足终极能源需求还不知道要多久?还不知道要多大的投入?仅仅要解决的技术难题都要排满到50年后了,这就暴露出托卡马克的阿喀琉斯之踵——很可能错过人类遏制全球变暖的“窗口期”,可控核聚变的实现速度赶不上地球被全球变暖所毁灭的速度。

科学家们预计这个“窗口”到本世纪30年代中期将被关上。最新研究显示,未来五年全球变暖1.5摄氏度的可能性正在变得越来越大,《巴黎气候协议》设定的目标变得更加困难。而且,这一临界值一旦被打破,北极海冰消失、珊瑚礁大规模灭绝、永久冻土融化等现象将更有可能出现,地球生态系统将发生永久性转变,这就倒逼可控核聚变要争分夺秒地抢时间。然而,至今托卡马克的屡屡刷新记录,也不过是在校园百米赛道上的低水平领跑,托卡马克必须以博尔特速度冲过可控核聚变的终点,而这除了需要辛勤努力还要有难以预期的奇迹。现在,对托卡马克的预判虽各有不同,在“永远需要50年”没有实质松动情况下,对不确定的未来存在着画饼充饥的乐观。然而,人造太阳事关人类和地球命运,不但要激情和荣誉,更需要理性、客观。

目前看,托卡马克的成功时间不确定,不具有遏制全球变暖的时效性。一旦全球变暖使地球环境恶化进入不可逆状态,托卡马克即使实现也价值大减。指望托卡马克在近几十年内,实现可控核聚变来终结全球变暖,无异于望梅止渴。无视托卡马克致命缺陷的鸵鸟政策,很像要用聊胜于无的成绩来化解力不从心的无奈。

值得庆幸,“人造太阳”等同于可控核聚变、托卡马克本身就很莫名其妙——从字面不难理解,人类获取核聚变能的各种科技手段都应该是人造太阳。但是在“百度百科”中,却明确提到“超导托卡马克、一个能产生大规模核聚变反应的ITER装置被俗称为人造太阳”,把“人造太阳”等同于托卡马克,把获取核聚变能的希望等同于人类必须自己实现可控核聚变。一旦被这样的“人造太阳”概念所洗脑,获取核聚变能也只有托卡马克这“华山一条道儿”,可控地生产出核聚变能的前途渺茫,只能让希望多存活一会儿,并不能让人类通过获取核聚变能来遏制全球变暖。

托卡马克等同于“人造太阳”,就如盘古由混沌中开天辟地,这个“混沌”又从哪里来,很混沌,反正都稀里糊涂认为“人造太阳”就是托卡马克。虽然这个“混沌”是盘古开天合理性的基础,但要探究清楚它需要花费巨大的潜功,既无从着手又索然无味,远没有盘古开天这样的显功富有戏剧性和震撼力。托卡马克不能拯救地球原本并没有什么,但是又同时随随便便把托卡马克等同于“人造太阳”,就彻底湮灭了人类获取核聚变能的希望。

其实要获得核聚变能,人类可以自己“造”,也可以直接向太阳去“借”。托卡马克根本不能等同于“人造太阳”,即使可控核聚变、托卡马克不能造福人类,人类也完全可以尝试打造向太阳去借核聚变能的“人造太阳”。

二、人造太阳应该是开放概念,在探寻“华山殊途”的潜功上值得花功夫

人造太阳应该涵盖人类获取核聚变终极能源的各种科技手段,而不仅仅只是可控核聚变、托卡马克。探寻托卡马克之外的“人造太阳”,既要善于穷根究底去发现,又要敢于科技攻坚闯难关,是潜功和显功的结合。

电影《智取华山》中,解放军充分演绎了如何将潜功和显功相结合:逃至华山的国民党残部认为华山只有一条路,只要他们守住这个天险,解放军是上不来的,他们因此饱食终日,抽烟打牌,思想麻痹。追剿的解放军并没有迷信“自古华山一条道”,为了解敌情凡是从山上下来的的人都去谈话、派出侦察小分队进行秘密侦察。以功夫不负有心人的潜功,终于寻找到经验老到的猎户引领着闯出捷径,最终机智勇敢地消灭了敌人。即使不靠智取,凭借解放军的英雄气概也会创造必达山顶、夺取胜利的显功,但是时间和伤亡肯定不可与智取同日而语。

那么,当初人造太阳为何被等同于可控核聚变、托卡马克?没有标准答案,但可以有这样的猜测:当初,人类没有能力把地球获取的太阳能转化为清洁电能,这些天赐的核聚变能让人类望洋兴叹,被积聚在地球的地表-大气圈系统内,反而会逆转成为引发全球变暖的地球废热,人类避之尚恐不及,就不得不从人类自己生产核聚变能的源头开始探索,可控核聚变、托卡马克因此成为人造太阳的不二选择。

然而,托卡马克是一条人类从直接生产核聚变能开始、还有储能、输送等等环节的艰辛路径,道阻且长,每个环节都存在不确定性,仅仅要达到核聚变能商用生产就始终“需要至少50年”。当初,人类把托卡马克视为人造太阳应该有充足理由。但是,岁月流逝,各种新科技不断涌现,势必给人造太阳提供了更多可能的路径选择。尤其,对直接获取太阳的核聚变能这类情况,科幻的戴森球人类做不到,并不说明其他技术人类做不到,过去做不到,近百年后的今天不一定做不到;即使同样是直接可控地生产核聚变能,美国科学家们可以制造小型超导磁铁,将彻底改变托卡马克的设计。

7月7日,中国科学院院士薛其坤在的演讲中探讨了“人造太阳”,虽然也对“人造太阳”的定义语焉不详,但是他表示“希望通过科技创新,真正开发用之不竭的太阳能和大海资源,如研究“人造太阳”等,这样有可能会迎来一场颠覆性的技术革命,......”,言外之意是仅仅把托卡马克视为“人造太阳”的选项之一。正是这样的冷静,才能以潜功为显功奠定基础,让人类在可控核聚变、托卡马克这里绝处逢生,开辟出获取核聚变能的技术新路径。

三、人类掌握钡钳器技术,可以打造直接利用太阳辐射核聚变能的“人造太阳”

新时代科技突飞猛进,打造人造太阳也要与时俱进。在攻坚托卡马克技术路径的同时,从第一性原理出发寻找新路径的入口,也就显得难能可贵了。因为一旦发现新入口,不同的路径机遇不同、困难不同,也许没有“50年魔咒”,反而会成为晚出发、早到达的“快车道”。

豫剧《花木兰》的唱词中,“边关紧军情急,……父年迈弟年幼怎敌虎狼……。”如同木兰男扮女装,打破身份歧视奔赴国难一样,钡钳器就是中国的社会科技力量把“能源的饭碗端在自己手里”、直接从太阳能中获取核聚变能的“人造太阳”。

1、钡基电池是实用的无温差热电转化的专利技术

钡基电池是发明人十余年的心血结晶,截至7月18日对多个实验结果的综合研判,确认可以制备的钡基电池,单体参数优于5号化学电池,掀开了无温差热电转化技术的新篇章。

钡基电池的结构不同于温差发电的结构,实验证实它不但在实践中能够无温差发电,而且在理论上也把热力学第二定律从宏观的热-机转化推进到微观的热-电转化,从“不可以100%”升华到“可以100%”,即钡基电池“可以实现将热量从单一热源100%转化为电能”。

钡基电池不但也可以直接把高品位热能转化为电能,更具备“高效率地完成低品位热能的热电转化”这个鲜明特点。相比热电电容器、无偏二极管等无温差热电转化技术,钡基电池的这个鲜明特点,让钡钳器也可以在人类的适宜温度范围高效工作、契合人体的制冷刚需。钡基电池的无温差热能发电高效、实用,具有用作手机“免充电电池”等等的广泛用途。

2、钳温器专利制冷技术是从制冷功能这个需求原点出发,避开了现有的、包括传统空调逆卡诺循环在内的“热交换”制冷模式,构造了一个让目标物废热自源地“热电转化”为电能、目标物自身因此得以降温的制冷系统。

钳温器走出了一条“热转化”制冷新路径,是同时既“自源钳温”又“废热发电”、两种功能嵌合一起的制冷过程。

钳温器直接热连通固、液体目标物,通过以目标物自身热量为工作能源,自源“热电转化”掉目标物热量、而对之制冷到人为设定温度,也就是钳温。被直接钳温的目标物可以再迭代钳温所封闭的气体目标物,间接等效出传统空调“制冷空气”的功能。

钳温器只是由几个成本低廉、与热能相关的成熟商品作为部件:1、热管导热能力远远优于金属铜的超导热;2、固-固、固-液相变材料潜热状态的大储热量和温度平台;3、热电转化部件把热能转化为非热形式的电能。钳温器把“热管、固-固、固-液相变材料、热电转化部件”组合起来,构造了“高温向低温传递热量”的路径,实现目标物自行被钳温的系统功能——目标物废热被热管快速导出、废热再被导入潜热状态、具有恒温平台的相变材料中大量暂储、相变材料中暂储的废热进一步被热电转化为电能而最终摆脱热能形式,至此完成一轮钳温过程。“快导出、多暂储、转化掉”,该过程循环往复,直至将目标物钳温到人为设定温度。

3、钡基电池与钳温器共生的钡钳器,就是将终结全球变暖的不用电空调

钡钳器是将钡基电池用作钳温器的热电转化部件,实现了对传统空调的制冷技术变革,才是不用电空调、更准确地说是发电空调。它还比传统空调多出了可以钳温、且直接钳温固、液体目标物的功能之外,无风吹无噪音、可移动可携带,兼具优越的经济性,具备了置换现有传统空调市场、激发更多制冷新刚需的潜力。无论从技术、工艺还是材料上判断,钡钳器已经可以进行成果转化。

人类生活在地球表面,无数钡钳器得到社会化使用时,就虚拟出一个包裹住地球的巨钡钳器。巨钡钳器的热电转化同样具有嵌合性,它获得清洁电能的过程,就是消耗掉了地表-大气圈系统所储存太阳能的过程。一旦地-气系统中消耗的太阳能多于其所获取、储存的,太阳能支出大于收入,地球就因为“地球废热”减少而得以降温。“地球废热”作为不稀缺的工作能源,通过巨钡钳器“高效率地对低品位热能的热电转化”,成为时空随机、非间歇性、无限性的清洁电能,即终极能源——钡钳器技术把地球打造成为异于托卡马克的人造太阳。

在托卡马克远水解不了近渴的前提下,大量使用传统空调来纾解酷暑会造成高温的恶性循环,无疑是饮鸩止渴。

“谁都不是一座孤岛,任何人的死亡都使我受到损失,因为我包孕在人类之中,所以不要问丧钟为谁而鸣,它就是为你敲响”——地球滋养着万物生灵,世界就是一个“倾巢之下焉有完卵”的整体。凄厉的红色警报已经向全人类鸣响,值此存亡关头,钡钳器的生逢其时,则是中国智慧呈献给地球母亲的技术甘醴。

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