爱华网可控核聚变，离人类还有多远？
核反应堆是目前人类使用原子核能量的最成熟技术示范，裂变技术已经发展到第四代，当前，各国建造的三代核电算是较为先进的普及型反应堆，还有更先进的第四代反应堆。裂变技术对于人类而言，我们已经掌握了其基本约束条件，实用化进展正在不断推进，但这并不是核能利用的最高阶。核聚变技术被认为原子核能量应用领域的桂冠，虽然氢弹早就被试验成功，但这是不可控的核聚变技术，如何让核聚变受到约束和控制是当前核聚变研究领域的方向。
核聚变作为宇宙中最普遍的能量利用形式，在过去50亿年内，太阳一直通过这个反应释放出大量能量
宇宙中，恒星产生的能量来自核聚变反应，以太阳为例，每秒钟大约有6.5亿吨氢变成氦，质量亏损释放出巨大的能量。在过去50亿年内，太阳一直通过这个反应释放出大量能量。按照氘-氚聚变方程，我们可以在一升海水中提取出大约30毫克氚，相当于燃烧300升左右的汽油，如果是一座百万千瓦级的核聚变发电站，每年只要消耗300多公斤氚，产生的物质都是清洁的，对环境没有威胁，不像核裂变反应会产生放射性核素。如果核聚变技术成熟并被大规模推广，可以满足未来数十亿年人对能源的需求。
核聚变作为宇宙中最普遍的能量利用形式，人类要想突破行星际的限制而进入恒星际空间，核聚变是必不可少的能量源。但核聚变的研制难度很大，要求相对苛刻，热核聚变产生的等离子体温度和密度极高，要想让核聚变反应自持下去，就需要维持这些极高温等离子体。英国科学家劳逊在1957年就提出了“劳逊条件”，认为等离子体的温度可达到1亿摄氏度，这样才能实现“得失相当”。因为在这样的温度下，参与反应的所有物质都会电离形成等离子体，然后才能利用强磁场对带电粒子进行约束。
可控核聚变需要超导线圈形成的强磁场来约束几亿度的超高温等离子体
在了解核聚变的约束条件后，工程制造上的问题就来了。虽然我们知道等离子体的温度极高，但我们对等离子体产生的湍流行为仍然没有足够的了解，理论模型的缺失导致我们无法预测超高温等离子体。其次是磁场约束，核聚变需要强磁场对等离子体进行约束，这就需要大电流，而电流具有热效应，因此只有超导才能解决这个问题。发展核聚变堆之前，我们还要解决超导线圈的应用，用接近绝对零度的温度来实现超导，进而产生强大的磁场来约束几亿度的超高温等离子体。
这样的工程不仅需要极高的技术含量，还要有庞大的资金支持，国际热核实验堆从1985年开始推进，预计花费100亿美元。目前，国际上几个著名的核聚变试验装置有望在2050年左右发展出较为成熟的核聚变技术，本世纪末，我们有望用上由核聚变产生的电力。2014年，军火巨头洛克希德·马丁公司称已经突破了小型核聚变堆技术，有望在未来10年内安装在军用船舶上，功率为100兆瓦，让我们看到了小型核核聚变反应堆被普及的希望。
（来源：知道日报作者：谢顿）
