核聚变的黎明来临了吗
核聚变是太阳内部轻原子核聚合为较重原子核所发生的反应，正是有了核聚变反应的能量，太阳才能恒久释放出大量的光和热。目前，全世界正在加紧研究，希望在地球上能进行可控核聚变反应，进而广泛利用该能量。
一、核聚变的优势
目前，人类在核能应用中采用的核裂变技术存在一些问题。首先，原料铀的储量有限；其次，高放射性核废料处置有安全隐患；再次，武器级核材料的扩散存在安全威胁。与之相比，核聚变释放的能量比核裂变大得多，无高端核废料，对环境不构成大的污染。更重要的是，核聚变利用的燃料是氘和氚。氘在海水中的总量约45万亿吨，每升海水中所含的氘完全聚变所释放的聚变能相当于300 升汽油燃料的能量。按世界消耗能量计算，仅海水中氘的聚变能就可用几百亿年。氚可以由锂制造，地球上锂的储量虽比氘少，也有2000多亿吨。因此，核聚变可以说是一种取之不尽、用之不竭的新能源。
二、核聚变需要突破的技术瓶颈
核聚变为人类展现出美好的前景，但到目前，利用核聚变需要攻克的关键技术还很多。核聚变发生的条件十分苛刻。核聚变又叫热核反应，需要在1 亿℃的高温下才能进行。核聚变点火的条件是温度、密度、约束时间，这三个量的乘积需要大于一个数值（劳森判据），三者同时满足极其困难。太阳产生核聚变反应，其中心温度达到1500万℃，另外还需要有巨大的压力。可以想象，在地球上，所有实物材料都无法承受如此高温来作为反应容器。
三、核聚变的解决方案
实现核聚变的解决方案主要是磁约束和惯性约束这两种。磁约束方案：为满足聚变发生需要的约1亿℃，人们设计了一种用磁场作为反应容器的装置—托卡马克。磁约束聚变装置就像是生炉子，只不过炉子的壁是磁场而不是石头，炉子中加热反应的是等离子体。在理想情况下，磁约束聚变装置点火之后就可以持续释放聚变能。通常认为能量需要增益到10左右的时候才能够点火，目前正在建造的磁约束聚变装置已基本可以达到点火要求。一旦点火成功，等离子体自主燃烧。在理想情况下，只要不断往里添加等离子体燃料，能量增益应为无穷大。
惯性约束方案：氢弹爆炸是一种热核反应，它是由原子弹引爆的。如果不用原子弹，而用其他方式达到高温高密，也许就能可控少量释放氘和氚，释放聚变能。把几毫克的氘和氚的混合气体或固体，装入直径约几毫米的小球内，从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压，小球内气体受挤压而压力升高，并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度（大概需要几十亿摄氏度）时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。
最困难的是实现可控核聚变。人们只能在氢弹爆炸的一瞬间实现非受控的人工核聚变，但它破坏力实在太大，无法作为能源使用。而要利用人工核聚变产生的巨大能量为人类服务，就必须使核聚变在人们的控制下进行，这就是可控核聚变。因此，人们一直在寻求技术途径，让热核反应在一定约束区域内，根据人们的意图有控制地产生与进行，每次少量释放聚变能。这正是在今后的几十年里，实现核聚变应用要强力突破的重大技术瓶颈。
四、核聚变的研究进展
尽管存在着许多困难，但世界性核聚变研究的步伐从未停止。美、法等国在20世纪80年代中期发核电站起了耗资46亿欧元的“国际热核实验反应堆（ITER）计划”，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆。该计划是一个大型的国际科技合作项目，它的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用核聚变能，意义和影响十分重大。中国于2003年加入“ITER计划”。
中国新一代热核聚变装置EAST在2010年9月28日首次成功完成了放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。此次实验实现了装置内部1亿℃，等离子体建立、圆截面放电等各阶段的物理实验都达到了预期效果。
2015年4月，中国首台大型KTX 各系统的部件研制建造工作在中国科学技术大学全面完成。
一些小型的核聚变反应堆应用不断问世。2014年10月，美国洛克希德·马丁公司宣布，其已实现了一种基于核聚变技术的能源项目技术突破，第一个小至可安装在卡车后端的小型反应堆有望在10 年内诞生。小型核聚变反应堆的问世将取代煤炭和天然气，为公用事业提供廉价的新型能源。
人们看到了核聚变应用的曙光，黎明终究会到来。
参考文献
［1］查尔斯·塞费．瓶中的太阳［M］．隋竹梅，译．上海：上海科技教育出版社，2011.
［2］朱士尧．核聚变原理［M］．北京：中国科学技术出版社，1992.
［3］卡罗尔·巴拉德．从蒸汽机到核聚变：发现能量［M］．李婧，译．上海：上海科学技术文献出版社，2010.
［4］邱励俭．聚变能及其应用［M］．北京：科学出版社，2008.
［5］卡马什 T．聚变反应堆物理：原理与技术［M］．黄锦华，等译．北京：原子能出版社，1982.
一、核聚变的优势
目前，人类在核能应用中采用的核裂变技术存在一些问题。首先，原料铀的储量有限；其次，高放射性核废料处置有安全隐患；再次，武器级核材料的扩散存在安全威胁。与之相比，核聚变释放的能量比核裂变大得多，无高端核废料，对环境不构成大的污染。更重要的是，核聚变利用的燃料是氘和氚。氘在海水中的总量约45万亿吨，每升海水中所含的氘完全聚变所释放的聚变能相当于300 升汽油燃料的能量。按世界消耗能量计算，仅海水中氘的聚变能就可用几百亿年。氚可以由锂制造，地球上锂的储量虽比氘少，也有2000多亿吨。因此，核聚变可以说是一种取之不尽、用之不竭的新能源。
二、核聚变需要突破的技术瓶颈
核聚变为人类展现出美好的前景，但到目前，利用核聚变需要攻克的关键技术还很多。核聚变发生的条件十分苛刻。核聚变又叫热核反应，需要在1 亿℃的高温下才能进行。核聚变点火的条件是温度、密度、约束时间，这三个量的乘积需要大于一个数值（劳森判据），三者同时满足极其困难。太阳产生核聚变反应，其中心温度达到1500万℃，另外还需要有巨大的压力。可以想象，在地球上，所有实物材料都无法承受如此高温来作为反应容器。
三、核聚变的解决方案
实现核聚变的解决方案主要是磁约束和惯性约束这两种。磁约束方案：为满足聚变发生需要的约1亿℃，人们设计了一种用磁场作为反应容器的装置—托卡马克。磁约束聚变装置就像是生炉子，只不过炉子的壁是磁场而不是石头，炉子中加热反应的是等离子体。在理想情况下，磁约束聚变装置点火之后就可以持续释放聚变能。通常认为能量需要增益到10左右的时候才能够点火，目前正在建造的磁约束聚变装置已基本可以达到点火要求。一旦点火成功，等离子体自主燃烧。在理想情况下，只要不断往里添加等离子体燃料，能量增益应为无穷大。
惯性约束方案：氢弹爆炸是一种热核反应，它是由原子弹引爆的。如果不用原子弹，而用其他方式达到高温高密，也许就能可控少量释放氘和氚，释放聚变能。把几毫克的氘和氚的混合气体或固体，装入直径约几毫米的小球内，从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压，小球内气体受挤压而压力升高，并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度（大概需要几十亿摄氏度）时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。
最困难的是实现可控核聚变。人们只能在氢弹爆炸的一瞬间实现非受控的人工核聚变，但它破坏力实在太大，无法作为能源使用。而要利用人工核聚变产生的巨大能量为人类服务，就必须使核聚变在人们的控制下进行，这就是可控核聚变。因此，人们一直在寻求技术途径，让热核反应在一定约束区域内，根据人们的意图有控制地产生与进行，每次少量释放聚变能。这正是在今后的几十年里，实现核聚变应用要强力突破的重大技术瓶颈。
四、核聚变的研究进展
尽管存在着许多困难，但世界性核聚变研究的步伐从未停止。美、法等国在20世纪80年代中期发核电站起了耗资46亿欧元的“国际热核实验反应堆（ITER）计划”，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆。该计划是一个大型的国际科技合作项目，它的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用核聚变能，意义和影响十分重大。中国于2003年加入“ITER计划”。
中国新一代热核聚变装置EAST在2010年9月28日首次成功完成了放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。此次实验实现了装置内部1亿℃，等离子体建立、圆截面放电等各阶段的物理实验都达到了预期效果。
2015年4月，中国首台大型KTX 各系统的部件研制建造工作在中国科学技术大学全面完成。
一些小型的核聚变反应堆应用不断问世。2014年10月，美国洛克希德·马丁公司宣布，其已实现了一种基于核聚变技术的能源项目技术突破，第一个小至可安装在卡车后端的小型反应堆有望在10 年内诞生。小型核聚变反应堆的问世将取代煤炭和天然气，为公用事业提供廉价的新型能源。
人们看到了核聚变应用的曙光，黎明终究会到来。
参考文献
［1］查尔斯·塞费．瓶中的太阳［M］．隋竹梅，译．上海：上海科技教育出版社，2011.
［2］朱士尧．核聚变原理［M］．北京：中国科学技术出版社，1992.
［3］卡罗尔·巴拉德．从蒸汽机到核聚变：发现能量［M］．李婧，译．上海：上海科学技术文献出版社，2010.
［4］邱励俭．聚变能及其应用［M］．北京：科学出版社，2008.
［5］卡马什 T．聚变反应堆物理：原理与技术［M］．黄锦华，等译．北京：原子能出版社，1982.
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