用核聚变拯救人类能源危机，中国是希望之光吗
【军武次位面】： Darcy
“中国是最有可能率先实现核聚变发电的国家 。 ”这个话题可能有些冷门 ， 因为大多数人可能都不知道核聚变发电是个什么东西 。举个简单的例子 。 钢铁侠相信大家都看过 ， 没看过的估计也都看过复仇者联盟 。 不靠天赋异禀的超能力 ， 不靠飞来横祸的基因突变 ， 钢铁侠托尼·史塔克仅凭科技的力量：一身炫酷的机甲就拯救了世界 ， 赢得了无数粉丝 。
钢铁侠胸前那个一直闪闪发光的方舟反应堆 ， 不需要补充煤炭汽油等燃料 ， 不需要放射性重金属也不需要光照 ， 而提供的能量密度却高得惊人 ， 这样的能源在现实世界中有且仅有一种：可控核聚变 。1人造太阳什么是核聚变？两个较轻的核在融合过程中产生质量耗损而释放出巨大的能量 ， 两个轻核在发生聚变时虽然因它们都带正电荷而彼此排斥 ， 然而两个能量足够高的核迎面相遇 ， 它们就能相当紧密地聚集在一起 ， 以致核力能够克服库仑斥力而发生核反应 ， 这个反应叫做核聚变 。这是维基百科给出的定义 ， 是不是很难懂？简单来讲 ， 核聚变就是两个轻原子核（主要是指氘和氚） ， 在一定条件下互相碰撞 ， 并释放巨大能量的一个过程 。
这种解释 ， 可能也让你看得云里雾里 。 再举个例子 ， 太阳的能量从哪里来的？就是源自其自身内部源源不断的核聚变反应 。 太阳通过核聚变产生能量 ， 把氢原子聚变成氦原子 ， 这种发生在太阳核心的反应 ， 每秒钟消耗6.2亿吨氢 。这会让你对核聚变的概念更加清晰——核聚变产生的能量是非常巨大的 。
核聚变的发现是在上世纪30年代 ， 很快就被用于武器的研究 。 最早开展研究的是美国 ， 然而最先将氢弹实用化的却是苏联 。 1953年8月 ， 苏联宣布氢弹试验成功 ， 当量40万吨 。没错 ， 人类最早应用到核聚变技术的人造工具 ， 是氢弹 。
▲1952年美国在太平洋上的氢弹实验 。
▲据说朝鲜的氢弹长这样 。但氢弹的核聚变反应是不可控的 ， 所以它才能产生比原子弹大得多的威力 。 太阳为什么不会爆炸？因为它的核聚变反应是可控的 。 由于太阳的质量足够大 ， 产生的强大引力指向内部 ， 抵消了核聚变产生的向外的力 ， 达到了一个平衡 ， 因此太阳才不会炸裂 ， 才会源源不断地给地球提供了数十亿年的能量 ， 并且还将持续数十亿年 。那么 ， 人类能不能控制这种洪荒之力 ， 为人类所用？研制氢弹的同时 ， 科学家们也开始了核聚变民用化的研究 ， 也就是可控核聚变 。但是谈何容易 。 人们都说航空发动机和芯片研究起来真难 ， 但这两位要是跟核聚变相比 ， 简直就是小巫见大巫 。 集合各国之力 ， 以及人类顶尖科学家们的智慧 ， 研究了数十年 ， 却只能略知皮毛 ， 你就知道核聚变的研究有多难了 。有一种说法是：1950年代 ， 科学家说 ， 50年后人类就可以用上聚变能了；2000年代 ， 科学家说 ， 50年后人类就可以用上聚变能了；现在科学家仍然在说50年后就可以了……氢弹还好说 ， 要的就是它的不可控制性 ， 但要想实现可控核聚变 ， 主要难在三个方面：超高温、高压和维持时间 。
氢的同位素氘和氚是最常见的核聚变原料 ， 他们的混合气体必须在超过一亿度的高温下 ， 才能使原子核和电子分开 ， 处于这种状态的物质称为“等离子体”；在足够的高压下 ， 原子核才能克服相斥的力 ， 大规模核聚变才会发生 。 而高温和高压还必须维持一定的时间 ， 这样核聚变才会持续 。核聚变反应的产生还必须输出大量的能量 。 引爆氢弹需要用原子弹 ， 但也只是需要那一瞬间的巨大能量 ， 而可控核聚变反应的整个过程 ， 需要源源不断的能量输入 。 因此聚变输出的能量必须大于输入 ， 可控核聚变才有应用价值 。因此 ， 可控核聚变的研究也被称为“人造太阳” 。
但就这个一亿度的温度 ， 地球上已知的任何材料都无法承受 ， 目前人类已知熔点最高的钨也不过只有3000多度 。2冷战都阻止不了人类的团结早期的科学家们尝试了很多方案 ， 包括仿星器、箍缩机、磁镜等 ， 但这些装置都不稳定 ， 实验效果很不理想 。 这时候核聚变技术领先的是美国和英国 ， 两国相互竞争 ， 但最后以失败而告终 。就在全世界的科学家们陷入绝望的时候 ， 1958年 ， 在日内瓦举行的“原子与和平”大会上 ， 一直为世人所忽视的苏联代表团发表了自己的研究成果——托卡马克 ， 俄语的意思是环状磁容器 ， 这是一种利用磁约束来实现可控核聚变的环性容器 。说简单点 ， 这个装置周围有一圈电流环 ， 通电后产生强大的磁场 ， 磁场将超高温状态下的等离子体围在中间 ， 但是不会与装置接触 ， 这样就不会烧毁装置 。
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