聚變真正的原料不是氘氚,是氘氘
氘氚路線要邊發電邊造氚,監管和成本都高;氘氘不涉氚,才是規模化商業電站的前提,但三乘積要從21次方再上一個數量級。
原視頻在 YouTube 上放不出來,用音頻聽:
核心論點 · 點時間戳可跳到原聲
高溫超導把裝置縮到2%
低溫超導的臨界磁場有限,裝置必須做得極大才能拿到足夠能量增益,結果是建造週期長、成本極高,度電成本可能是火電的100倍以上。高溫超導的臨界磁場至少高一倍,同樣能量增益下裝置體積可縮小兩個數量級,造價也大約縮小兩個數量級。楊釗給出的定量關係是:三乘積正比於磁場的3.5次方、正比於裝置線性尺寸的2.5次方,磁場提高一倍,線性尺寸可縮到30%左右,體積就是30%的三次方,約2%。
— 楊釗洪荒70是全世界第一艘鋼船
高溫超導托卡馬克此前一直只是想法,直到2024年洪荒70建成,才第一次在完整裝置級別驗證工程可行。楊釗的比喻是:過去所有船都用木頭造,你說要造航母必須用鋼,但沒人用鋼造過船;換了主體材料,焊接、除鏽、船體設計全部要重來,而且下水前沒人能保證不漏水。洪荒70不是高參數裝置,三乘積只有17次方,比21次方差4個數量級,跟Q值沒關係,它驗證的是所有系統能按設計聯合運行、點亮等離子體。
— 楊釗經天磁體把大孔徑磁場推到21.7特斯拉
大孔徑磁體難在中間要留米級別的洞放包層等設備,而多數高磁場磁體只有毫米或釐米孔徑。孔徑變大後,受力、發熱、電流密度三個參數要同時壓到極限:安培力等於磁場乘電流,加結構材料扛力會擠掉工程電流密度,而電流密度越高截面越小、裝置才能越小。接近22特斯拉時單股電流20多千安,一納歐電阻就有接近一瓦發熱,總髮熱要控制在百瓦級,接頭等環節電阻得壓到100納歐量級。此前紀錄是MIT和CFS在21年底做的TFMC,20特斯拉剛過,經天磁體做到21.7。
— 楊釗先造1.2億的70,才敢碰30億的170
洪荒170造價約30億人民幣,楊釗說幾年前四個人、沒幹過托卡馬克的團隊幾乎不可能拿到這筆錢,也沒信心直接建全世界最高參數的裝置。所以先做參數低的洪荒70,造價預算1.5億、實際花了約1.2億,證明團隊有系統工程能力。70最高磁場3.1特斯拉,170最高23特斯拉,接近10倍變化,鴻溝在於每個子系統參數都變高。策略是把整機風險拆成子系統風險:物理設計沿用30年前ITER的保守方法,只要工程參數達標,等離子體性能概率很大;再用每個子系統的首個樣件驗證,比如經天磁體就是170環向場磁體的驗證件。
— 楊釗380的目標是每千瓦4到5萬人民幣
洪荒380按完整能長時間運行的示範電站要求做,尺寸比170線性大一倍、體積約大10倍,磁場從23特斯拉提到29特斯拉左右。楊釗給出的目標是售價做到每千瓦4萬到5萬人民幣,對500兆瓦裝置就是200到250億人民幣量級,單純成本估計100到200億之間。對標物是國內新建第四代裂變高溫氣冷堆,也是每千瓦4到5萬人民幣。邏輯是聚變原料無放射性、產物無長時間放射性,造價持平時對核電業主就有吸引力。團隊內部真正需要籌的錢主要是把170建起來,約30億。
— 楊釗Helion 的路線科學風險很高
Helion 也是磁約束,但磁場位形是直線型的長反位形(FRC),不是甜甜圈。楊釗說公開學術資料裡最高參數的長反位形裝置三乘積大概17次方、可能還沒到18次方,離21次方差4個數量級。他的比喻是:只有0到10米的飛行實驗數據,卻要外推到萬米高空設計一架飛機,你可能根本意識不到空氣變稀薄、氣溫變低,外推三個數量級設計出來的東西可能飛不起來。17次方到21次方之間會不會湧現新的物理過程、讓外推設計失效,答案都不確定,所以他認為這類問題更適合科研院所和大學去做。
— 楊釗氘氚要造氚工廠,氘氘才是終點
楊釗認為真正聚變商業化的原料是氘氘而不是氘氚。氚管制強、能造氫彈,監管和成本都高,而且自然界不能穩定存在,必須邊發電邊產氚:用聚變中子打鋰6產生氚,要求氚增殖率大於1,消耗一個要產生大於一個,再收集送回裝置,這就是氚工廠。氘在海水裡夠人類用百億年,不涉氚就不需要氚工廠,監管、承壓、安全成本都低。代價是氘氘反應比氘氚難一個數量級:現在做到21次方是氘氚的事,氘氘大概要做到22次方。
— 楊釗第一臺Q大於10的裝置就是聚變的 ChatGPT 時刻
楊釗說第一臺示範電站做到四五毛錢一度電時還是比火電貴,但已經快到拐點,因為大家能肉眼預測規模化後成本遠低,需求會湧出來。他認為更早的拐點是全世界建成第一臺Q大於等於10、成本跟火電差不多的裝置,類似 ChatGPT 對 AI 領域的影響:ChatGPT 出現前人們只把 AI 當圖像識別、語音識別這類工具,出現後雖然還沒實現通用人工智能,但讓很多人產生共識,通用人工智能未來會實現。聚變領域的這個共識,他認為大概就是 Spark 或洪荒170建成的時候形成。
— 楊釗原話 · 已逐字校驗
在同樣的性能的情況下 比如說同樣的營量增益的條件下 我可以將裝置的體積縮小兩個數量級 其實也就意味著 其實你的建造的成本大約縮小了兩個數量級
在同樣性能、同樣能量增益的條件下,我可以把裝置體積縮小兩個數量級,也就意味著建造成本大約縮小兩個數量級。
楊釗14:15
就是你每一個環節 都在不斷的出問題 而且你越接近食物狀態 你的問題越大 問題越多
每一個環節都在不斷出問題,而且你越接近實物狀態,問題越大、問題越多。
楊釗1:07:33
就比如說我現在要造一架飛機 我現在有0到10米的飛行的實驗數據 然後我用這個實驗數據 我外推到萬米高空 我去設計一架飛機
比如我現在要造一架飛機,手上只有0到10米的飛行實驗數據,卻要用它外推到萬米高空去設計一架飛機。
楊釗1:42:17
它是一個解一定存在的工程問題 對 這是我們的一個基本判斷
它是一個解一定存在的工程問題,這是我們的一個基本判斷。
楊釗2:28:04
數字與實體
| 洪荒70三乘積 | 約10的17次方 | 1:14:57 |
| 洪荒70最高磁場 | 3.1特斯拉 | 1:34:06 |
| 洪荒170最高磁場 | 23特斯拉 | 1:34:06 |
| 經天磁體磁場 | 21.7特斯拉 | 1:21:10 |
| 洪荒70實際造價 | 約1.2億人民幣 | 1:33:06 |
| 洪荒170造價 | 約30億人民幣 | 1:33:06 |
| 洪荒380目標售價 | 每千瓦4萬到5萬人民幣 | 1:39:11 |
| 聚變領域總融資額 | 接近60億美金 | 1:52:32 |
| 國內聚變創業公司數量 | 不到10家 | 1:52:32 |
術語
- Q值能量增益
- 輸出功率除以輸入功率,等於1是盈虧平衡,電站設計一般要5到30。
- 三乘積密度×溫度×約束時間
- 決定能量增益的物理參數,達到10的21次方量級Q約等於1。
- 托卡馬克Tokamak
- 用甜甜圈形磁場位形約束等離子體的磁約束路線,全球已建100臺以上。
- 高溫超導HTS
- 臨界磁場比低溫超導高一倍以上的二代超導材料,2015年後才實現工業量產。
- FRC長反位形
- 直線型磁場位形的磁約束路線,Helion 採用,公開最高三乘積約17次方。
收聽指南
關注硬科技與能源賽道的投資人、核聚變與超導工程師、想看長週期重資產創業如何拆解風險的創業者。
前20分鐘核裂變/核聚變基礎科普,以及2:30後的快問快答。