核的出現(xiàn)，改變了世界。核能，既造福于人類，也威脅著人類，既促進(jìn)了世界和平，也威脅著世界和平。如何讓核能更大的造福人類，改變世界能源緊張的局面，從核裂變到核聚變，并讓核聚變可控，一直是科學(xué)家所探索追求的目標(biāo)。

在了解核聚變之前，我們有必要把它和核裂變加以區(qū)別，因?yàn)樗鼈冎g只有一字之差，稍不小心就會(huì)混為一談。

核裂變，又稱核分裂，是指由1個(gè)重的原子核（主要是指鈾核或钚核）分裂成兩個(gè)或多個(gè)質(zhì)量較小的原子的一種核反應(yīng)形式。我們都知道的原子彈或核能發(fā)電就是核裂變產(chǎn)生的能量。

核聚變的過程與核裂變剛好相反，它是2個(gè)以上原子核聚合成一個(gè)原子核的過程。所以，它們之間，一是含義不同，核聚變是小質(zhì)量的兩個(gè)原子合成一個(gè)大的原子，核裂變是一個(gè)大質(zhì)量的原子分裂成兩個(gè)小的原子；二是產(chǎn)生的能量不同，核裂變產(chǎn)生的能量沒有核聚變大；三是燃料不同，核裂變的燃料極為有限，核聚變的燃料直接取自海水中的氘(dao)，可以說取之不盡，用之不竭。四是對(duì)環(huán)境的影響不同，相比核裂變，核聚變幾乎不會(huì)帶來放射性污染等環(huán)境問題，是理想的能源方式。

目前，人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了不受控制的核聚變，比如氫彈的爆炸，就是由核聚變產(chǎn)生的。但是它的能量還不能被人類有效利用，人們還不能合理控制它的速度、規(guī)模和范圍，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出。所以，多年來科學(xué)家都在努力研究如何控制核聚變，讓它造福人類。

現(xiàn)在我們回到正題，稍細(xì)些談?wù)労司圩儭?/p>

核聚變，也稱核融合、融合反應(yīng)、聚變反應(yīng)或熱核反應(yīng)。它是指由質(zhì)量小的2個(gè)原子，主要是指氘（dao)和氚（chuan)，在極高的溫度和壓力下讓這兩個(gè)原子核相互吸引、相互碰撞、相互聚合，使它們的核外電子擺脫原子核的束縛，生成新的質(zhì)量更重的原子核氦(hai)的過程。這其中，中子雖然質(zhì)量比較大，但是由于它不帶電，因此也能夠在碰撞過程中逃離原子核的束縛而被釋放出來。因此，大量的電子和中子擺脫束縛所表現(xiàn)出來的巨大能量釋放，就是一種核的聚變反應(yīng)形式。

我們知道了核聚變是兩個(gè)較輕的原子核聚合為一個(gè)較重的原子核，并釋放出能量的過程。那么自然界中最容易實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)的燃料是什么呢？科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，是氫（qing)的同位素——氘(dao)與氚（chuan)。正是它們的聚變，才產(chǎn)生了這么巨大的能量。太陽之所以能量巨大，就是因?yàn)檫@種原理的反應(yīng)，并且已經(jīng)持續(xù)了50億年。所以，可控核聚變我們又俗稱為“人造太陽”。

可控核聚變通常采用三種方式：一是重力場(chǎng)約束；二是慣性約束；三是磁約束。其中慣性約束（也叫激光約束）核聚變（如我國的神光計(jì)劃，美國的國家點(diǎn)火計(jì)劃）。磁約束核聚變（如托卡馬克、仿星器、磁鏡、反向場(chǎng)、球形環(huán)等裝置），被認(rèn)為最有前途。

目前，世界上可控核聚變反應(yīng)的核心裝置是托卡馬克裝置。它是一種利用磁約束來實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)性容器。它的名字托卡馬克（Tokamak）來源于環(huán)形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、線圈(kotushka)。最初是由位于蘇聯(lián)莫斯科的庫爾恰托夫研究所的阿齊莫維齊等人在20世紀(jì)50年代發(fā)明的。托卡馬克的中央是一個(gè)環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈。在通電的時(shí)候托卡馬克的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場(chǎng)，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達(dá)到核聚變的目的。

人類社會(huì)的每一次科技革命，本質(zhì)上都是一次能源革命。第一次的蒸汽機(jī)革命、第二次的電力革命、第三次的信息革命，都一次次的大幅提升了社會(huì)生產(chǎn)效率。那么可控核聚變，它是怎樣的一次革命性技術(shù)，它能為世界帶來哪些變化呢？

一、 我們可以減輕對(duì)太陽能的過度依賴。目前為止，滿足人類生活和生產(chǎn)所需的能量大都來源于太陽，比如石油、天然氣、煤炭以及風(fēng)力等等，甚至我們所吃的食物也是太陽能的另類存在方式。太陽之所以能夠給予我們能量，就是因?yàn)槠鋬?nèi)部不間斷的核聚變反應(yīng)。但太陽終究距離我們過于遙遠(yuǎn)，它提供的能量與人類自身的繁衍發(fā)展，始終有著巨大的差距，這也是當(dāng)前世界能源緊張的主要原因。而核聚變相當(dāng)于在我們身邊造了一個(gè)太陽，而且它的原料近乎無窮無盡，比如地球海洋中有大約40萬億噸氘，如果將它完全利用，1公斤氘差不多能夠產(chǎn)生1億度的電，數(shù)量驚人（至于氚，雖然自然界中不存在，但靠中子同鋰作用可以產(chǎn)生，而海水中也含有大量鋰）。更主要的是，這還僅僅是地球海洋中的原料，如果算上陸地上以及地外天體上的原料，數(shù)量將會(huì)更加驚人。如果人類能夠完全控制核聚變，不僅能夠大幅度減少對(duì)太陽的依賴，甚至依靠龐大的能量走出太陽系也并非沒有可能。

二、 修復(fù)環(huán)境、改善生態(tài)。核聚變是清潔高效的能源，可控核聚變完全普及后會(huì)大幅改善和修復(fù)地球的生態(tài)系統(tǒng)，這是人類工業(yè)發(fā)展破壞環(huán)境之后，大家一直在共同追求的發(fā)展方向。

三、 人類的食物將沒有危機(jī)?？煽睾司圩儗?shí)現(xiàn)后，合成化肥關(guān)鍵的能源問題將得到徹底解決，糧食作物的產(chǎn)量會(huì)大幅提高并直接促進(jìn)畜牧業(yè)的產(chǎn)量提高，食物會(huì)變得廉價(jià)和容易獲取，糧食危機(jī)將會(huì)徹底成為過去。

四、 促進(jìn)工業(yè)的極速發(fā)展。可控核聚變能源充足并且成本低廉，它會(huì)直接促使許多工業(yè)成本變得極低，大部分生產(chǎn)活動(dòng)將可能僅有人工和時(shí)間成本，工業(yè)發(fā)展將更加蓬勃充滿活力。

五、 交通領(lǐng)域飛速發(fā)展，世界甚至宇宙將會(huì)變得更小。可控核聚變使世界上的能量近乎無限，電動(dòng)等新的能源汽車將徹底成為主流，新交通方式的充電續(xù)航問題會(huì)徹底得到解決，人類的交通問題將會(huì)出現(xiàn)顛覆性的變化。

六、 地球的溫室效應(yīng)得到解決?？煽睾司圩兪构I(yè)污染造成的氣候變化得到有效改變，熱島效應(yīng)等一些列溫室氣體造成的影響將會(huì)被逐漸調(diào)節(jié)至正常狀態(tài)。

七、 加速社會(huì)生活的發(fā)展變化?？煽睾司圩兒笕祟惖纳顚⒏臃奖恪⑹孢m、多樣。一是城市化的進(jìn)程會(huì)極速加快，城市將會(huì)變得更加立體；二是生產(chǎn)力將全部被解放，人們最基本的生存比如食物問題會(huì)得到徹底解決，人們將有更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)、享受生活；三是科技水平將會(huì)更加先進(jìn)和發(fā)達(dá)，萬物互聯(lián)、智慧機(jī)械生命將會(huì)快速發(fā)展，因?yàn)橛薪鯚o限的能量加持，人類將會(huì)極大提高探索宇宙的能力，甚至將會(huì)第一次摸到全面探索太陽系內(nèi)部的“門檻”。

八、 世界會(huì)更加文明。可控核聚變會(huì)使影響人類生存和文明發(fā)展的問題得到有效解決，未來世界被戰(zhàn)爭徹底摧毀的因素會(huì)大大減輕，我們的地球?qū)⒆兊迷絹碓胶推揭司?，人類文明也?huì)變得越來越發(fā)達(dá)。

世界上最先提出核聚變理論的是英國天文學(xué)家亞瑟·愛丁頓（Arthur Eddington），他在1920年發(fā)表的《恒星內(nèi)部構(gòu)造》中認(rèn)為，包括太陽在內(nèi)的恒星是由氫的核聚變提供動(dòng)力的；1938年，核物理學(xué)家漢斯·貝特（Hans Bethe）描述了核聚變反應(yīng)，為此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)；1952年，第一次氫彈試驗(yàn)代號(hào)為艾薇·邁克（Ivy Mike），使用裂變爆炸來點(diǎn)燃氘燃料中的聚變反應(yīng)；1982年，托卡馬克核聚變?cè)囼?yàn)反應(yīng)堆（簡稱TFTR）在普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)。它創(chuàng)下了5.1億攝氏度的等離子體溫度紀(jì)錄；1985年，的戈?duì)柊蛦谭蚝兔绹睦锔偨y(tǒng)在日內(nèi)瓦峰會(huì)上提出了在核聚變方面的國際合作，導(dǎo)致了國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）的啟動(dòng)；1997年，歐共體聯(lián)合聚變中心（簡稱JET）創(chuàng)下了核聚變輸出為16.1兆瓦的記錄，相當(dāng)于輸入能量的大約67%，Q值為0.67；2019年，在法國南部啟動(dòng)了國際核聚變示范項(xiàng)目國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER），當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì)產(chǎn)生的能量是其消耗能量的10倍，Q值為10?！癚值”是輸出能量與輸入能量的比值，只有“Q值”大于1的情況下，可控核聚變才會(huì)實(shí)現(xiàn)輸出能量大于輸入能量，才能變得具有應(yīng)用價(jià)值。

我國在可控核聚變領(lǐng)域的研究，是從20世紀(jì)50年代與國際基本同步開始的，目前取得的成就最大，已位于世界前列。1965年，我國在制定的“12年科學(xué)規(guī)劃”中決定開展“人造太陽”的研究；1994年，我國第一個(gè)圓截面超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“合肥超環(huán)”（HT-7）研制成功，使我國成為繼俄、法、日之后第四個(gè)擁有超導(dǎo)托卡馬克裝置的國家，也是我國建成并投入運(yùn)行的首個(gè)超導(dǎo)托卡馬克裝置； 1998年7月，國家“九五”重大科學(xué)工程“HT-7U超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置”（簡稱EAST）正式立項(xiàng)，2000年10月，EAST正式開工建設(shè)；2003年，中國加入國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃。研究建設(shè)的EAST裝置擬穩(wěn)定放電能力為創(chuàng)記錄的1000秒，超過世界上所有正在建設(shè)的同類裝置；2005年底，EAST完成了主機(jī)總裝以及各分系統(tǒng)的研制和安裝工作；2006年3月，成功進(jìn)行了首次工程調(diào)試；同年9月26日，EAST首輪物理實(shí)驗(yàn)成功獲得高溫等離子體；2010年9月28日，我國新一代熱核聚變裝置EAST首次成功完成了放電實(shí)驗(yàn)，獲得電流200千安、時(shí)間接近3秒的高溫等離子體放電；2021年5月28日我國的“人造太陽”EAST再一次打破了世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)了1.2億攝氏度運(yùn)行101秒，此前的世界紀(jì)錄是2020年末韓國超導(dǎo)托卡馬克（KSTAR）實(shí)現(xiàn)的，僅僅是億度20秒，時(shí)間過去不到半年，我國就徹底打破了這個(gè)世界紀(jì)錄，并且在時(shí)間上達(dá)到了之前的五倍，還實(shí)現(xiàn)了1.6億攝氏度20秒等離體運(yùn)行，可謂是巨大的成功。

（ 作者系全國政協(xié)委員，北部戰(zhàn)區(qū)某部總工程師）