聚龙1号(聚龙9号)

美国《国家利益》杂志网站发表文章《你见过这张诡异的图片吗？这是中国提升核竞争力的新途径。以下是文章的部分翻译:

欢迎来到中美军备竞赛的最新舞台:开发下一代核武器的巨大科学装置。

在U.S. Z设备启动的瞬间，设备之间产生电火花

聚龙一号的类似照片

......中国和美国最大的差距在于摄影技术...

报道称，《南华早报》透露，中国科学家表示，他们正在绵阳建造一个新的Z箍缩研究装置。目前世界上最大的类似设备是美国桑迪亚实验室的“Z装置”。这个装置的主要目的是创造引发核聚变所需的环境——但要在实验室可控的安全环境中。中国新实验装置的规模将是美国“Z装置”的数倍。

桑迪亚实验室在其公开网站上宣称:“Z device可以创造一个世界其他地方都找不到的实验环境”。

但很快，位于中国西南城市绵阳的中国工程物理研究院将拥有比它更好的实验环境，它也是中国核武器的主要研究单位。

据报道，一名中国科学家告诉《南华早报》，新的Z-pinch设备“被设计为在瞬间发出60兆焦耳的能量——是桑迪亚实验室设备产生的2.7兆焦耳的22倍。”它可以向线圈发射强大的电流，线圈由数百根比头发丝还细的钨丝组成。强大的电流瞬间导致钨丝爆炸、蒸发并产生大量等离子体。在强电磁场的约束下，爆炸产生的事例被迫向内坍缩，产生高密度辐射——大部分是X射线——可以更精确地模拟核爆爆炸的环境。"

“如此巨大的能量，我们可以将一颗靶丸加热到1亿摄氏度，”这位中国核物理学家说。"相比之下，桑迪亚的机器就像个侏儒."

《国家利益》杂志咨询了桑迪亚实验室，该研究所发言人表示，虽然他们的研究人员已经注意到了中国的这个项目，但目前无法对此发表评论。

下面就不翻译了，因为显然《国家利益》杂志的编辑无法理解Z箍缩和惯性约束聚变研究对于下一代核武器的意义。相反，他谈到美国在那里有“7000枚核武器”，比中国多得多，所以即使中国有超级Z-pinch研究设施，美国也不必害怕Balabala..

送你一张普京鄙视的卡片——俄罗斯早在2004年就已经设计出输出电流为50MA的贝加尔装置(类似绵阳新的Z箍缩装置)(美国的Z箍缩装置是27MA)(俄罗斯的方案已经提出多年...目前进展未知，据说已经开始了)，也不清楚下一步美国是否会跟进。

事实上，中国的Z捏装置并没有从空石头的缝隙里跳出来。在此之前，我国已研制出杨、强光一号、强光二号等Z箍缩研究装置，目前我国在该领域最强的Z箍缩装置是巨龙一号，输出电流8-10ma。

与美国和俄罗斯的同类装置相比，巨龙一号的设计方案有自己的特点。美国Z装置的技术水平与俄罗斯安加拉河-5-1装置相近，更先进(中俄进行中俄Z箍缩联合实验，在安加拉-5-1上进行)。

（...这个故事有点像《球状闪电》里研究球状闪电的故事...呵呵)

俄罗斯的“安加拉河”-5-1实验装置，中国的Z箍缩技术就是靠租这个装置起家的。

根据现有的理论计算，物理学家通常认为脉冲功率驱动器的驱动电流应该在40-50MA以上，才能在实验室条件下实现聚变点火，因此这一级别的Z箍缩装置将是推动惯性约束核聚变的又一关键技术路线。(另一个是激光点火，就是“申光”和“国火”研究的那个)

2018年，中国科学网发表文章，“10月16日，在2018‘一带一路’核能发展科教融合西部高端论坛上，中国工程院院士、中国工程物理研究院研究员彭先觉向记者透露了其团队在Z箍缩驱动聚变裂变混合堆研究方面的最新进展。他们预测，2025年左右将建成50毫安的Z箍缩驱动器实验装置，用于验证聚变和次临界堆的关键技术。届时，这将是中国人工大规模热核聚变的突破。在此基础上，2035年前后将有可能建成百万千瓦级工程示范混合堆。”

这里说的50 mA Z箍缩驱动的实验装置，就是这次南华早报报道的吓到国家利益的“超级Z装置”。

彭先觉在演讲中说“所谓Z箍缩驱动聚变，就是利用几十MA的大电流(沿Z方向流动)通过薄金属圆柱套筒产生的巨大洛伦兹力(磁压强度超过一百万个大气压)，推动套筒等离子体在径向高速内爆(箍缩)，以每秒几百公里的速度撞击聚变靶，将动能转化为聚变所需的辐射能(X射线)和物质内能。1997年，圣地亚哥国家实验室在Z箍缩实验中取得重要进展，他们以20MA的电流获得了近2MJ的X射线能量输出。这个里程碑极大地鼓舞了研究惯性约束聚变的物理学家。从2000年开始，中国工程物理研究院就注意到了Z箍缩研究的意义，组织了相关的研究团队，开始了核聚变能源的探索和研究。2008年秋，彭先觉在大量研究成果的基础上提出了Z箍缩驱动聚变裂变混合堆(Z-FFR)的概念。截至2016年底，团队对Z-FFR涉及的各个方面进行了深入的理论、设计和部分分解实验研究，完善了设计方案。重要的是，该方案在物理、技术、工程、材料等方面都没有发现不可逾越的障碍。在比较了目前国内外核能的所有概念后，该小组形成了以下认识:

(1)核能有能力成为未来规模(基荷)能源的主力；

(2)当今的Z箍缩技术可以最经济、最简单地为大规模聚变创造条件，尤其是LTD的技术路线提出后，可以解决作为能源应用的重复频率运行问题；

(3)团队创造性提出的“局部整体点火”聚变靶概念及其配套载荷、靶设计技术和能量转换技术，能够保证聚变点火的实现，满足未来能源应用的要求；

(4)团队创造性地提出的“次临界能源堆”概念和一系列创新有效的技术措施，使Z-FFR在简单性、安全性、经济性、耐久性和环境友好性等方面具有优异的品质，可以成为未来最具竞争力的千年能源；

(5)由于完善的安全解决方案，Z-FFR可以建在城市附近，因此可以方便地实现热电联产，将大大提高能源利用效率；

(6)团队提出的反应堆三回路水平密闭循环、高辐射屏蔽的方案，为反应堆建设场地的选择和长期应用提供了极大的便利。

(5)和(6)的结合为改变未来规模能源的布局(以分布式为主，提高电网安全性)创造了条件。

彭先觉表示，上述关键技术解决方案使我们看到了有效应对未来能源危机和环境气候问题的新能源曙光。

当然，我这里说的只是利用Z箍缩装置实现惯性约束受控核聚变发电的长远设想。

在核武器领域，Z箍缩原理可能带来的最直接的突破就是不需要核裂变触发器的聚变核弹。

众所周知，在核军控领域，猜测一个国家核武器制造潜力最简单的方法就是猜测其核裂变材料储量。

上世纪七八十年代，中国主要利用兰州等地的气体扩散厂生产高浓缩铀。由于气体扩散法耗电量巨大，操作迹象明显，美国可以收集到中国高浓缩铀的大概产量。

据估计，中国有足够的裂变材料来制造数千个裂变触发器——这与美国和俄罗斯可以制造数万枚核弹的储量略有不同。虽然中国近年来已经建立了商用离心浓缩器，但从它的运行情况，我们还是可以基本了解中国核武器发展的“上限”。

通过轰击靶丸，我们可以获得一些只有在实际核试验中才能收集到的数据，然后将其用于计算机核试验，以开发新一代核武器。

现在，Z箍缩装置设计的初衷是模拟核爆炸的瞬时环境，为计算机核试验收集数据——因为现在主要国家都签署了《全面禁止核试验条约》，不能实际试爆，只能用模拟的方法收集数据。

另一方面，虽然五大国都已经有了氢弹，但是成功引爆氢弹过程中的一些详细机理还处于“经验科学”的状态。如果不进行新的核试验，就不会研制出下一代核武器。而用Z箍缩装置模拟核爆的瞬时状态，可能会揭示爆炸过程中的关键机制，从而跳过裂变级，直接用常规炸药触发核聚变——换句话说，第四代核武器可能没有”。

如果能实现这一点，将会有几个重要的变化。第一，可以进一步实现核弹的小型化。第二，通过监测核裂变材料的储量来估算核武器的“上限”是没有意义的。第三，可以提高核弹的可靠性和贮存寿命。目前核武器的储存寿命一般在十年以内，因为裂变材料在衰变过程中会出现裂纹和气泡，在寿命结束前需要进行再加工，相当于造了一个新的弹头。