可控核聚变，能否成真

科普中国

身处于一个科技爆炸的时代，几乎每天都有新的事物产生，但在所有预期的未来科技中，最受瞩目的无疑就是可控核聚变了。

为什么人类对于可控核聚变的关注度如此之高呢？因为这是一个不同于其他技术的变革性技术，它的成功将会彻底改变我们的生活方式，将会使人类文明迈入一个新的发展阶段。能源是文明发展的基础，文明越是进步，对于能源的需求就越大，如果能源的获取方式得不到改变，文明也就很難继续向前发展。就拿现在人类所使用的化石能源来说吧，它就是制约人类迈向星辰大海的关键因素。化石能源太重了，以至于重达3000多吨的运载火箭，其有效载荷只有百吨左右，如此这般，我们怎能飞向星辰大海呢？

可控核聚变就不同了，它效率极高且十分稳定，如果可控核聚变真能实现，远的不说，至少我们可以在太阳系内自由航行了，科幻电影中的宇宙飞船也将变为现实。

可控核聚变的另一优点就是清洁，相比化石燃料所产生的污染，核能无疑是清洁的，不过传统的可控核裂变还是会产生一定的放射性废料，而且一旦发生核泄漏事故可能会给周围地区带来重大的核污染。但可控核聚变不同，它能在自然条件下稳定反应，既不会产生放射性废料，也不存在核泄漏的风险。可控核聚变这么好，它到底是什么原理呢？

简单来讲，可控核聚变就是让两个轻原子在高温高压的环境下相撞，聚合成一个重原子，而在这一过程中会产生质量损失，损失的质量则会以能量的形式被释放出来。

由质能方程可知，能量等于质量乘以光速的平方，所以些许质量损失都会转为巨大的能量。具体来讲，可控核聚变所需要的原料到底是什么呢？有人说是氦3，的确，氘和氦3可以进行核聚变反应，而月球上又有着十分丰富的氦3资源，但问题是这种反应的技术难度相对较高，属于第二代核聚变，而现在我们所研究的还是技术难度相对较低的第一代核聚变，而其所使用的原料就是氢的两个同位素，氘和氚。

地球上的氘和氚丰富吗

氘是很丰富的，我们知道地球这颗蓝色的星球最不缺的就是海水，地球表面71%的部分都被海洋所覆盖，而每升海水之中就含有0.03克的氘，算下来，地球海洋中的氘就多达40万亿吨，如果只是用来进行可控核聚变反应，那么可以说是取之不尽用之不竭。

与氘不同，地球上的氚是十分稀少的，因为氚虽然是氢的同位素，但它却是一种放射性元素，而这种具有放射性的元素的半衰期又很短，只有12.43年，所以自然界中即便有氚，很快也会衰变为其他物质，不可能长期保存下来，而自然界中又几乎没有可以自然合成氚的条件。地球上的氚如此稀少，而可控核聚变又少不了它，怎么办呢？只能人工合成了。

从原理上来讲，要合成氚并不是一件太过困难的事情，只需要用中子轰击锂就可以得到，而在现实之中，想要制造合成氚，可以采用气液催化交换技术以及特种电解技术等。其实，人工合成氚并不难，难点在于消耗和成本。研究可控核聚变是为了获取能源，而制造氚的过程必然要消耗能源，而且后期约束聚变反应同样也要消耗能源，那么消耗与产出是否能成正比呢？虽然现在有很多人工合成制造氚的技术，但成本都十分高昂，想要大批量生产还是困难重重，这也是可控核聚变研究过程中要面临的一个难关。

除了原材料获取方面，可控核聚变面临的难点还有很多

太阳之所以能够发光发热，就是因为其内部的核聚变反应，所以可控核聚变又被称为“小太阳”。但与太阳不同的是，太阳内部的压力很高，但地球上无法产生如此巨大的压力，所以要促成聚变反应就需要更高的温度，这一温度已经远远超越了已知所有材料的熔点，那么用什么东西来支持聚变反应的进行呢？目前的研究方向主要是磁场约束，可想而知这条研究之路上是遍布荆棘的。有科学家认为可控核聚变的实现还有百年之久，也有人乐观地认为几年就行，其实就目前的研究进度来讲，这些都只是没有根据的猜测，我们只希望能够在有生之年见到这一具有变革性意义的技术问世。DBCC80EB-DEE4-46E0-A39C-7CD0FF468B42