在了解核聚變之前，我們可以先來看看下面這幅圖。這幅圖展示的是原子的結合能隨原子序數的變化?？梢钥闯?，當原子序數比較小的時候，結合能的變化很大。因此我們可以依靠輕核聚合引起的結合能的變化來獲得能量，這就是輕核的聚變，簡稱核聚變。

圖1. 結合能隨原子序數的變化

核聚變和核裂變的比較

核聚變和核裂變相比，最大的好處是核聚變釋放的能量要更高，而且由于核聚變的燃料是氘，氘可以在海水中提?。粗厮?，重水在海水中的比例約為1/6700），所以核聚變的燃料可以說是取之不盡用之不竭，而核裂變則會面臨鈾資源枯竭的危機。

另外，和核裂變相比，核聚變基本沒有放射性的危害。盡管氚有放射性，但它僅僅是中間產物。因此，可控核聚變比從裂變中汲取能源更加安全、高效和清潔，并且可持續(xù)。這就是為什么世界各個大國要爭相研究可控核聚變的原因。

圖2. 核聚變的原理示意圖

太陽上的核聚變

恒星自身會發(fā)光發(fā)熱，釋放出巨大的能量，靠的就是自身的核聚變。以太陽為例，它的內部主要包含了兩個反應：碳循環(huán)和質子-質子循環(huán)。這兩個循環(huán)最終的結果都是四個質子聚變，釋放出26.7MeV的能量，這個能量比核裂變要大八倍，比化學能要大一億倍左右。

雖然能量巨大，但是太陽上的核聚變進行的是非常緩慢的，緩慢到可以保證太陽的質量在今后幾百億年內不會有顯著的變化。

既然這樣，我們能否在地球上建造一個小太陽，進行核聚變，為人類提供巨大的能量呢？這其實就是可控核聚變所研究的課題。

圖3. 太陽上的核聚變

氫彈

氫彈的原理是核聚變，但它是不可控的。由于發(fā)生聚變反應需要極高的溫度，因此氫彈的爆炸必須用裂變方式來點火。因此，我們也可以將氫彈看做是聚變和裂變的一個混合體。因為是非可控的，氫彈目前為止也只能是作為一種武器存在。

圖4. 氫彈爆炸

可控核聚變

太陽的聚變燃料是通過太陽巨大的質量所產生的強大引力聚集在一起的。在地球上無法通過這一點控制核聚變，因此我們必須想一些其它辦法來控制核聚變，約束核聚變的燃料。目前已經提出的核聚變的約束方式有激光慣性約束、電子束、重離子束的慣性約束，磁約束等等。

磁約束的裝置有很多種，最著名的就是我們經常聽到的托卡馬克裝置。關于托卡馬克的內容過于專業(yè)，我們在此就不再深入了。

圖5. 托卡馬克裝置