核聚变本世纪将迎来“巨变”？(   / 6 )

托卡马克（Tokamak）磁约束核聚变装置内部全貌。

先定个小目标：烧出一亿度高温

核聚变好处这般多，但是为啥在核裂变发电已经被人们玩得很溜的今天，无数“攻城狮”花了五六十年的心血，还是没让核聚变实现可控发电？原因是反应条件太0苛刻了。

由于重原子核先天就有不稳定的特点，裂变反应比较容易发生。但要让轻的原子核聚合成重核，情况就完全相反了。原子核都带正电，互相的排斥力非常巨大，正如将磁铁相斥的两极拼在一起那么费劲。要想聚合，必须让它们飞快地动起来，并且能两两正撞，这样就能使原子核在碰撞瞬间的动力大于它们之间的斥力，从而发生聚合。条件就是极高的温度。在这种状态下，原子的外层电子和原子核分离，并且可以分别自由运动，形成等离子体。

宇宙中有一群天然的巨型核聚变反应堆，那就是太阳这样的恒星。在太阳中心，1500万摄氏度的高温和2000亿个标准大气压的高压下，氢聚变成氦。这样的反应已经进行了46亿年，向外发出了巨大的能量。其中仅有十亿分之一左右的能量落到了地球上，就滋养了地球。

在地球上发生核聚变是十分困难的。由于形成不了太阳那么“变态”的大气压，因此只能通过更高的温度来弥补。在普通人工所能建造的反应器规模下，氘-氚聚变反应的临界点火温度为几千万到一亿摄氏度，氘-氘反应的临界点火温度更是一亿至数亿摄氏度，是太阳中心温度的好几倍。

因此，要获得这股聚变能量，必须要先输给原料一股巨大的能量。氢弹正是先用一个裂变弹爆炸后产生的上亿摄氏度高温，而引发了核聚变。正常的发电显然不能是炸出来的，而现有的任何耐火材料都扛不住4万摄氏度以上的高温。这下麻烦来了：怎么将核聚变的原料加热到这么高的温度？即使达到了这么高温的原料，又用什么办法来约束它们不跑掉？按现有的科学分析，这样的解决方案有3种。