可控核聚变上的热量是核裂变所释放能量的4倍

核能分为核裂变能与核聚变能，后者早已被人类加以借助拿来发电，而裂变堆的核燃料蕴含极为有限，除了形成强悍的幅射，伤害人体，放射性核废渣的处理也仍然是让人头痛的困局。

而石油、可燃冰等能源总有用尽的三天，所以科学家就在思索，有哪些方法可以实现无穷无尽的能源。最后，科学家们将眼神聚焦在了可控核聚变上。

核聚变是指由质量小的原子,在一定条件下（如超高温和高压）,发生原子核互聚首合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应方式。原子核中蕴含巨大的能量,原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）常常伴随着能量的释放，每千克核燃料完全裂变可以放出93.6万亿焦的热量，相当于3200吨标准煤燃烧放出的热量。 #

而每千克热核聚变燃料聚变放出的热量是核裂变所释放能量的4倍。可见核聚变能是一种崭新的能源。

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自然界中最容易实现的聚变反应是氢的核素——氘与氚的聚变，此类反应在太阳上早已持续了50亿年，核聚变反应燃料可以从从海水中提炼的氢的核素氘。每1升海水中所暗含的氘假如提取下来，发生完全的聚变反应，能释放相当于300升柴油燃烧时释放的能量。借此推测，按照目前世界能源消耗水平和海水存量，核聚变能可供人类使用数亿年，甚至数十亿年。

最重要的是，核聚变不会形成核裂变所出现的常年和高水平的核幅射，不形成核边角料，其实也不形成温室二氧化碳，基本不污染环境，其实，如果核聚变难以控制那就成了核弹，所以科学家们希望发明一种装置，可以有效控制“氢弹爆燃”的过程，让能量持续稳定的输出，这就是可控核聚变。 #

核聚变仍然被觉得是第四次工业革命的重要突破口，由于第一次工业革命是蒸气机的发明，而第二次工业革命则是内燃机的发明，都是能源革命。

1991年11月9日，法国的科学家在美国首次成功地进行了实验室里的受控热核聚变反应试验，因而揭露了核聚变能借助的帷幕。后来“人造太阳”计划也应运而生，不仅中国，还包括欧共体、印度、日本、韩国、俄罗斯、和、美国一齐参与了这项“人造太阳”计划。可以说“人造太阳”计划包括了全世界主要的核国家和主要的欧洲国家，覆盖的人口接近全球一半。

中国目前在可控核聚变的研究上可以说领先世界，中国核工业集团宣布，新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”，预计于2023年投入运行。中核集团核工业东北数学研究院教授段旭如表示核聚变是化学变化吗，该实验装置的建成将为人类真正把握可控核聚变提供重要技术支撑。我们距离“人造太阳”的梦想，又近了一步。 #

关于核聚变的研究，我国举办的特别早，早在50年代，我国知名科学家王承书就研究清楚了热核聚变的理论基础和技巧。并参与建设了我国最初的三个等离子体实验装置。成为中国热核领域的权威专家，而且培养了一大批的热核领域人才。

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而两弹元勋王淦昌先生留下的这份遗产，则为我们的可控核聚变研究奠定了筑牢的基础。王淦昌早在上个世纪60年代就提出了提出了借助激光打在聚变燃料靶上来实现受控热核反应的设想,由此开辟了实现受控热核聚变反应的新途径——激光惯性约束聚变。（前南斯拉夫科学家巴索夫院士也提出过相像理论）

目前，实现可控核聚变的形式就两种，一种是王淦昌先生的激光惯性约束核聚变理论，另外一种是磁约束聚变。磁约束聚变是指用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超低温等离子体约束在有限的容积内，使它受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出能量。这是由南斯拉夫科学家塔姆和萨哈罗夫率先提出的。而我国也早在1962年西北技术化学研究所组建后，建成了一台Z箍缩装置、一台角向箍缩装置和一台离子源，并举办了稳态磁镜的设计。

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磁约束聚变理论的装置叫全超导托克马克装置核聚变是化学变化吗，借助强磁场可以约束带电粒子的特点，让它们碰不到容器，这样就不会破坏仪器。电子脱离后，带正电原子核群以及电子群就整体弄成了中性，也就是等离子体。原子核在等离子体内部猛烈运动，相互的碰撞而形成的核聚变如同太阳里发生的聚变一样，这些装置也叫做全超导托卡马克核聚变实验装置。

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而惯性约束核聚变的具体形式是用激光或离子束作驱动源，脉冲式地提供高硬度能量，均匀地作用于装填氖氖(DT)燃料的微型球形靶丸壳体表面，产生低温高压等离子体，借助反冲压力，使靶的壳体极快地向心运动，压缩氖氖主燃料层到每立方分米的几百克质量的极莱西度，并使局部氖氖区域产生低温莱西度热斑，达到打火条件，驱动脉冲长度为毫秒级，在低温莱西度热核燃料来不及飞散之前，进行充分热核燃烧，放出大量聚变能，因而实现可控核聚变。

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其典型的整个反应过程主要分四个阶段： #

(1)靶丸表面吸收激光束能量,在靶丸表面产生等离子碳化物蚀层;

(2)靶丸表面物质向外喷射,同时形成反斥力,使燃料向心压缩;

(3)通过向心聚爆过程,燃料达到低温莱西度状态; #

(4)燃料发生聚变反应，最终向外释放出巨大能量。 #

由于靶丸通常都很小，和花生大小相等，而大功率多束激光装置则是爆棚的巨无霸，简直就是一大群高射炮打蚊虫，因而，激光核聚变过程的关键就是，怎么巧妙设计和布置激光束顿时照射在靶丸上。目前在激光惯性约束聚变理论下，打火方法又分为直接驱动和间接驱动两种。

自1964年我国科学家王淦昌先生在国际上独立提出惯性约束理论以后，美、日、法、英、俄等国开始进行激光驱动ICF的研究，1980年，王淦昌就提出建造脉冲功率为1012瓦固体激光装置的建议，称为激光12号实验装置。

1985年7月，激光12号装置按量建成并投入试运行。试运行中成功地进行了两轮激光打靶试验，取得了很有价值的结果，达到了预期目标。该装置是中国规模最大的高功率钕玻璃激光装置，在国际上也为数不多。它由激光器系统、靶场系统、测量确诊系统和实验环境工程系统组成。1986年，激光12号装置即将命名为神光I。 #

2001年8月，神光Ⅱ装置建成，总输出能量达到6千焦耳/毫秒，或8太瓦/100纳秒，而目前中国神光-Ⅲ正在建设当中，我国成为继俄罗斯国家打火装置后，第二个举办多束组激光惯性约束聚变实验研究的国家。可以说和印度并驾齐驱，处于第一梯队之中。 #

这是运用中国科学家自己提出的理论建设自己的高新技术装置的又一伟大成果。

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其实，在磁约束聚变上中国也是第一梯队，2023年11月12日，扬州制造“人造太阳”装置的EAST更是首次完成等离子中心的一亿度运行，持续时间超过100秒。这也是截止2023年2月国际托卡马克实验装置上电子湿度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。 #

还有上文提及的新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”，预计于2023年投入运行。

中国之所以还能在可控核聚变上领先世界，就是靠的父辈们的不懈努力与开拓。若果没有王淦昌这种元勋们的高瞻远瞩，中国就只能跟在其他人旁边亦步亦趋，我们应当向那些英雄科学家们致敬。

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