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【日有所思】:可行性问题

已有 1063 次阅读 2021-6-22 18:24 |个人分类:日有所思|系统分类:科研笔记

说到可行性,举个简单例子。自己家装修,找个熟人咨询一下,看看大概需要多少钱——三五万?三五十万?再看看银行卡。差不多就可以。比如估计需要二十万,卡里有十几万,就差不多。少了可以借。一个普通家庭,借个十万二十万总有办法。但是如果需要借一百、二百万,就难——要看这个家庭年收入水平,也看你找的借贷方的经济实力。这就是数量级问题——一个家庭的财政自由度,就是十万二十万;几百万的事情,不找银行贷款的话,普通家庭一般来说是无能为力的。


这比较简单。如果做大事情,还是上次说的:要考虑科学可行性,工业(工程技术)可行性,商业可行性这样三个层次。


核聚变能源研究,在起步时期就提出了这样三个阶段的目标。


科学可行性:验证Qp>1 —— 这里的Qp是聚变堆等离子体的能量增益因子 = 单位时间输入聚变堆等离子体的能量/单位时间聚变堆等离子体产生的聚变能。当然,更苛刻的科学可行性条件应该是:验证Qp>5。这是氘氚聚变堆实现自持加热的门槛,因为氘氚聚变产生的能量,4/5(中子)输出了,1/5(alpha粒子)留在等离子体里。Qp>5意味着如果alpha粒子能量全部用来继续加热等离子体,正好可以够在关掉外部加热条件下继续原来的聚变反应过程。


目前最高的氘氚(D-T)实验参数是欧洲的JET在1997达到的Qp~0.6。【日本的JT-60U得到了Qp~1.2的“折算”结果,但那是利用D-D反应的低Qp值“等价”换算过去的,不是真正达到的。所以还有争议】ITER的目标是实现Qp>5:73MW加热功率下得到500MW峰值聚变功率,验证科学可行性。所以ITER仍是“实验堆”(experimental reactor)


工业(工程技术)可行性:实现Qe>1 —— 这里的Qe是聚变堆的“电”能量增益因子 = 聚变堆单位时间从电网拿出来的电/聚变堆单位时间发出的、最后输入电网的电。这几乎需要实现聚变堆的完全自持加热:实现聚变点火之后,停止外部加热,完全依靠alpha粒子加热等离子体、维持聚变反应。这肯定需要比Qp>5更高的参数,因为alpha粒子能量损失总是存在的。


中国聚变工程试验堆(CFETR)、其它ITER伙伴的DEMO(示范堆)及美国刚刚提出的pilot plant的目标都是要验证工业可行性。


最后是商业可行性:聚变堆发出的每度电成本与当时(比如2040年或2050年)的电费的比值要小于1。这要由当时的市场条件决定。


上述可行性标准,具有普适性。





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1 刘万东

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