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《蝙蝠侠3》漏洞:聚变堆能改造成核弹吗?(剧透慎入)

姗姗来大陆迟的《蝙蝠侠:黑暗骑士崛起》(The Dark Knight Rises)在本周一终于上映了。一个多月的等待倒也不太亏,毕竟电影本身可是相当精彩。不过这次讲述的故事,却有个非常非常大的物理漏洞。这么说吧,蝙蝠侠也好,反派们也好,其实都是瞎忙活,因为那个受控核聚变装置压根就不能炸毁 Gotham 市,它甚至没法改造成核弹……

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剧情回顾:清洁能源变身核武器

在电影中,韦恩企业为了未来能源制造了一个聚变反应堆,这是一种清洁能源,但主角布鲁斯·韦恩由于担心它被坏人改造成核武器而迟迟不肯将其投入使用。当然不用说你也知道,这没用。坏人还是理所当然地抢走了这个聚变堆,并且威胁科学家把它改造成了一个核弹,以此为武器企图毁灭整个 Gotham 市。

编剧也许是受了《天使与魔鬼》的启发写出了这样一个情节。《天使与魔鬼》中的炸弹是反物质炸弹,反物质只要一与普通物质接触就一定会释放能量。一旦有恐怖分子故意地破实验装置,获取大量反物质并把它们约束在一个便携的容器里,这的确将变成一个恐怖的武器,并且基本没有办法销毁

但是,聚变则完全是另一回事,类似的事情是绝对不可能在聚变堆中发生的!即使在未来也同样如此!

什么是受控核聚变?

为了解释清楚为什么可以有上面那个结论,不妨先来了解一下什么是受控核聚变。因为聚变的材料是氘氚的离子,都带有正电荷,因此想要发生聚变,必须先克服电磁势。为了克服电磁势,氘氚离子就必须带有很高的能量,而且密度要足够大。聚变这个专业里有一个术语叫劳森判据,是指如果想要输出能量大于输入能量,就必须满足温度、密度、能量约束时间这三者的乘积大于一个固定值。为了达到劳森判据,好的能量约束方式是必不可少的,显然用炉子瓶子这种方式是不可能约束住温度大概在1亿摄氏度左右的等离子体的。以下是几种主要约束方式:

1.磁约束 。在高中我们就学过,电子、离子在磁场下会打转,而不会自由地逃离磁力线,因此磁场是约束高温等离子体的一个很好的方式。目前有很多种磁约束的装置,比如托卡马克、球形环、纺星器等。

2.惯性约束 。惯性约束的核心思想就是利用这些离子的惯性,在他们还来不及散开的时候把温度密度提升到一个可以聚变的水平上。氢弹其实就是惯性约束的一种,但是它不算是受控聚变。这是因为它为了实现约束,是靠原子弹在外边引爆然后向内挤压的。惯性约束聚变装置一直在努力寻求的,正是取代原子弹,用其他更温和的方式向内挤压。目前主流的方案是靠高功率的激光。

3.引力约束 。这个是太阳以及所有恒星的约束方式,地球上就别想了。

4.其他约束 。有很多奇怪的人提出过一些奇怪的聚变约束方式,只不过它们都没有取得过什么实质性的进展。。。

受控聚变装置改成核弹?不可能

黑暗骑士崛起的“真相”

黑暗骑士崛起的“真相”

看了上边的介绍,想必你至少留下了这么个印象:聚变想要发生是十分不容易的事情。这正是受控核聚变不能被做成核弹的原因的基础。

首先,任何受控核聚变装置(电影里的受控核聚变装置就是那个会爆炸的球状物)都是非常大的,不可能像电影里描述的那样被卡车装着到处走。聚变难以点燃的本性就决定着,必须依靠很大的辅助设备去提供能量输入。磁约束的性能是与装置的大小成很直接的正相关的,现在的托卡马克装置一直就是越做越大。惯性约束聚变想要点燃,必须依靠周围几十或者上百个球对称布置的高功率激光。

对于磁约束,燃料的量太少则根本不足以炸掉一个城市。目前的托卡马克装置(利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器)中的等离子体密度只有空气的 1/1000 左右,可想而知那么小的体积里面只有多点儿燃料了。想要增加燃料的密度以获得更高的能量输出是不可能的。

而对于惯性约束,能量输入的环节是很成问题的。惯性约束对输入能量的功率是有很高要求的,要想获得炸掉一个城市的聚变能量,输入进去的激光能量也得差不多够炸掉 1/10 的城市。而在那么小的移动装置里面,怎么可能有那么高能量密度的非核能的储能装置呢?

不过考虑到我们在谈论的东西其实属于科幻,这些都是可以容忍的。最最关键的问题是:鉴于聚变是如此的难以发生,对于任何时代任何形式的受控聚变装置,我们都可以非常容易的炸毁聚变装置而不触发聚变!也就是说即使将来某一天真有天才恐怖分子把受控核聚变装置改造成了核弹,企图炸毁城市,我们所需要做的唯一一件事就是——用武器把那个核弹炸坏。完全不需要担心那会触发聚变!

写到这里,话基本也就说完了。最后想告诉布鲁斯·韦恩的就是,受控核聚变其实是个非常非常安全的未来清洁能源,比现有的核电站(裂变堆)不知道好到哪里去了。


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The End

发布于2012-08-27, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳。 如在其他平台看到此文章被盗用,请告诉我们(文章版权保护服务由维权骑士提供)

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