本文共計：2435字 | 8分鐘閱讀

這是數(shù)十年來的重大科學(xué)突破,，將為清潔能源的未來鋪平道路。

“可控核聚變”由于其固有的安全性,、無污染的優(yōu)越性,、燃料資源豐富等特點，被認為是人類最理想的潔凈能源,。

核能包含裂變能和聚變能兩種主要形式,，目前受控核裂變技術(shù)的發(fā)展已使裂變能的應(yīng)用取得了商用化。

現(xiàn)在的核電站可以稱為基于可控核裂變反應(yīng)的核電站,。

所謂核裂變就是通過中子轟擊把大質(zhì)量的原子分裂成小質(zhì)量的原子和新的中子,，產(chǎn)生大量的能量，這樣的反應(yīng)稱為鏈式反應(yīng),。原子彈的原理就是通過不可控核裂變反應(yīng),，讓能量在瞬間釋放出來。而人類現(xiàn)在已經(jīng)掌握了可控核裂變的技術(shù),，可以讓核裂變反應(yīng)的能量緩慢,、可控地釋放出來。

但核裂變一直有反應(yīng)堆的安全性和核廢料的長期處置問題,。

核裂變反應(yīng)后的核廢料放射性極強,、難以處理，安全事故的后果很嚴重,，而且現(xiàn)階段對于核裂變產(chǎn)生的核廢料并沒有有效的解決方法,，只能將其固化封存。

1939年,，美國物理學(xué)家貝特通過實驗證實,，如果把1個氘原子核經(jīng)過加速器加速后與另1個氚原子核碰撞，會形成1個氦原子核并釋放1個自由中子,。

核聚變釋放的能量,，是核裂變釋放能量的4倍。

核聚變是兩個較輕的核結(jié)合而形成一個較重的核和一個很輕的核的一種核反應(yīng)形式,，兩個較輕的核在融合過程中產(chǎn)生質(zhì)量虧損而釋放出巨大的能量,。

核聚變能的物理基礎(chǔ)是氫的同位素氘和氚發(fā)生聚變核反應(yīng)。核聚變能以氫的同位素氘和氚作為燃料,，氘可直接從海水中獲取,，且將其與鋰混合后會產(chǎn)生一定反應(yīng),。

依據(jù)實驗評估可知，1L海水中所提出的資源,，與300L汽油燃燒所產(chǎn)生能量相等,。

核聚變的燃料和產(chǎn)物都不具有放射性。其產(chǎn)物是氦氣,，是一種無毒、無害的惰性氣體,，不產(chǎn)生長壽命放射性廢物,。

從材料反應(yīng)的條件層面而言，核聚變的反應(yīng)需求條件較高,，一旦反應(yīng)期間產(chǎn)生變故,，離子破裂后，會立即終止聚變的產(chǎn)生,。

核聚變能憑借資源無限,、清潔環(huán)保、不產(chǎn)生放射性核廢料等優(yōu)點,，被認為是人類未來的理想新能源,。

20世紀50年代開始，人類就開始了關(guān)于核聚變問題的研究,。

人類在掌握了核聚變原理之后,，早在1952年便成功試爆了世界上第一顆氫彈，但氫彈爆炸是不可控的核聚變反應(yīng),，不能作為提供能源的手段,。

前蘇聯(lián)科學(xué)家提出了磁約束概念，對應(yīng)構(gòu)建的磁控制核聚變結(jié)構(gòu),，這一裝置被稱之為“托卡馬克”裝置,。

簡單來說，該結(jié)構(gòu)主要借助封閉性磁場容器,，創(chuàng)造出與汽車內(nèi)部輪胎相類似的傳輸模型,。通電后，模型內(nèi)部會就會出現(xiàn)巨大的螺旋型磁場,，該結(jié)構(gòu)可帶動磁場內(nèi)的核粒子運動,，當磁場周圍溫度達到一定溫度時，內(nèi)部粒子將發(fā)生核聚變,，產(chǎn)生能量,。磁約束是實現(xiàn)受控核聚變的一種可行的途徑，是利用磁場來約束溫度極高的等離子體的核燃料使其反應(yīng),。

核聚變反應(yīng)是太陽的能量源泉,，托卡馬克裝置產(chǎn)生能量的原理是促成核聚變,，所以這類裝置被形象地稱為“人造太陽”。

托卡馬克是人類為盡早開發(fā)聚變能研制出的一種實驗裝置,，被公認為是探索,、解決未來穩(wěn)態(tài)聚變反應(yīng)堆工程及物理問題的最有效的途徑，是地球?qū)ふ揖圩兡茉闯雎返南Ｍ?/p>

國際磁約束受控核聚變研究始于上世紀50年代,，經(jīng)歷了從最初的少數(shù)幾個核大國進行秘密研究,、技術(shù)解密，再到世界范圍內(nèi)開放合作,、共同參與的研究階段,。

我國從20世紀六七十年代的“追趕者”，跨越到九十年代的“并跑者”,，再到如今成長為具備國際技術(shù)輸出能力的“領(lǐng)跑者”,。

我國的核聚變能研究開始于20世紀五六十年代，雖然經(jīng)歷了長時間非常困難的時期,，但能夠始終堅持發(fā)展,。

中國科學(xué)院和核工業(yè)集團承擔相關(guān)研究所的建設(shè)，主要由兩家專業(yè)研究院所和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等若干大學(xué)從事聚變相關(guān)研究,。

中科院合肥研究院等離子體物理研究所和核工業(yè)西南物理研究院目前正在運行的實驗裝置是東方超環(huán)裝置（EAST）和環(huán)流器二號裝置（HL-2A）,。

其中，由我國科學(xué)家自主研制并擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的EAST裝置是世界首個全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置,。

EAST裝置研制過程中,，依靠自主創(chuàng)新，解決了系列關(guān)鍵技術(shù)難題,，發(fā)展了68項關(guān)鍵技術(shù),，建成了20多個關(guān)鍵子系統(tǒng)，2006年全部完成裝置建設(shè)并實現(xiàn)工程調(diào)試一次性成功,。

2016年2月,，合肥全超導(dǎo)托卡馬克物理實驗就實現(xiàn)了電子溫度達到5000萬℃持續(xù)時間最長的等離子體放電。

2021年5月28日,，全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置創(chuàng)造了可重復(fù)的1.2億℃的高溫,，并且持續(xù)了101秒，同時還實現(xiàn)了1.6億℃持續(xù)20秒的運行,。

2021年12月30日,，全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置又實現(xiàn)了7000萬℃高溫下1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運行，打破了自己保持的世界紀錄,，標志著我國在可控核聚變研究上處于世界領(lǐng)先水平,。

近日，中國新一代“人造太陽”（HL-2M）裝置等離子體電流突破100萬安培（1兆安），創(chuàng)造了我國可控核聚變實驗裝置運行新紀錄,，技術(shù)水平居國際前列,。

可控核聚變技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化后，最直接的就是對人們社會生活的影響,。

一旦人類掌握了核聚變能,，將擁有可使用上百億年的清潔能源。

人類最大的困擾其實歸根結(jié)底是能源問題,。未來,，如果可控核聚變真的實現(xiàn)了，所帶來的接近無限的清潔能源將會徹底解決能源問題,。

電的價格會越來越低廉,。核聚變發(fā)電站會大量建起，足以滿足人類社會生產(chǎn)生活的用電需求,，工業(yè)也會因此加速發(fā)展。有了更加清潔的能源,，化石燃料會被替代,，環(huán)境將會大大改善。

溫室效應(yīng)導(dǎo)致的全球變暖將會成為歷史,。

除了能源,，我國聚變研究的中心目標還包括在可能的條件下使得核聚變能源盡早在中國實現(xiàn)。

如將超導(dǎo),、低溫技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療,，研制質(zhì)子治療系統(tǒng)，即世界最緊湊型質(zhì)子治療裝備,，可大幅提高我國精準醫(yī)療水平和高端醫(yī)療裝備國產(chǎn)化水平,。

目前，受控核聚變的商業(yè)前景已經(jīng)吸引了大量投資者的高度關(guān)注,，包括比爾·蓋茨,、杰夫·貝索斯和約翰·多爾在內(nèi)的超級富豪們早已開始投資受控核聚變的公司。

核聚變工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示,，私營企業(yè)去年獲得了超過28億美元的資金注入,，而最近幾年風(fēng)險投資總計高達50 億美元。

更重要的問題是,，受控核聚變的最終突破將在未來30-50年之內(nèi)徹底改變世界的政治和經(jīng)濟版圖,，俄羅斯、沙特,、伊朗等能源生產(chǎn)大國將長期一蹶不振,，而歐美的經(jīng)濟實力會再度崛起。中國在顛覆式能源革命的大變局之下，又將如何應(yīng)對,？

盡管實現(xiàn)可控核聚變商業(yè)化還需要突破許多難關(guān),，但西方發(fā)達國家已開始超前謀劃布局，以便搶占新的科技制高點,。

這很有可能是未來能源革命的主導(dǎo)權(quán)之爭,。

參考資料：

1.王握文,任永存,李杭橙. 可控核聚變：“無限的能源”夢想[N]. 解放軍報,2022-08-26(011).

2.張宣. 可控核聚變?yōu)楹伪环Q為“終極能源”[N]. 新華日報,2022-02-09(012).

3.葉華龍.核聚變能源的開發(fā)與利用[J].中國高新科技,2020(23):41-42.