宇宙觀察 山海浩瀚，宇宙浪漫。

萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)

太陽(yáng)發(fā)出的光讓綠色植物產(chǎn)出氧氣，而太陽(yáng)的熱則給了大地合適的溫度，讓生命得以在這里繁衍生息，雖然太陽(yáng)看上去是永恒的存在，但實(shí)際上太陽(yáng)也會(huì)有燃料消耗完的一天。

因?yàn)樵?0世紀(jì)初，物理學(xué)界了解了原子能的秘密之后，就意識(shí)到了1.5億公里之外的太陽(yáng)能量同樣來(lái)源于原子能，只不過(guò)太陽(yáng)的能量釋放屬于原子能中的核聚變，而后來(lái)人類發(fā)明的原子彈以及核電站，都是以核裂變?yōu)槟芰縼?lái)源的。

那么核裂變與核聚變的差距有多大呢？

形象比喻的話，一千克核材料完全裂變能讓火車?yán)@地球赤道一周，而如果一千克核材料完全聚變的話，釋放的能量足夠讓火車開(kāi)到38萬(wàn)公里外的月球上，也就是核聚變的能量釋放至少是核裂變的4倍。

而且相較于核裂變的放射性污染問(wèn)題，氫元素核聚變，尤其是氦3的核聚變過(guò)程完全不產(chǎn)生放射性，因此在掌握核裂變發(fā)電技術(shù)后，科學(xué)家們就開(kāi)始研究可控核聚變發(fā)電技術(shù)，至今仍在攻關(guān)中。

目前走在可控核聚變最前列的，是我國(guó)位于合肥中科大科學(xué)島上的托卡馬克可控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，不僅能將1億攝氏度高溫度聚變環(huán)境維持超過(guò)100秒，而且還能實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的發(fā)電效應(yīng)，只不過(guò)目前釋放的能量小于輸入的能量，最好的結(jié)果也不過(guò)是輸出的能量略大于輸入的能量，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的可控核聚變發(fā)電。

那么太陽(yáng)是如何實(shí)現(xiàn)可控核聚變的呢？

其實(shí)太陽(yáng)之所以能穩(wěn)定將核聚變反應(yīng)持續(xù)100億年，靠的是自身的質(zhì)量和體積，也就是太陽(yáng)核心1500萬(wàn)度的超高溫和3000億個(gè)地球大氣壓的超高壓，在高溫高壓的催動(dòng)下，氫元素才得以不斷聚變釋放能量。

這種由內(nèi)到外的能量釋放，理論上來(lái)說(shuō)是會(huì)讓太陽(yáng)像氫彈一樣瞬間炸開(kāi)的，而這種事之所以沒(méi)有發(fā)生，是因?yàn)樘?yáng)自身的質(zhì)量帶來(lái)的引力，剛好與內(nèi)部核聚變釋放的能量保持了平衡，進(jìn)而才有了太陽(yáng)這顆能持續(xù)100億年的黃矮星。

而地球上的托卡馬克可控核聚變裝置，由于無(wú)法生成太陽(yáng)核心3000億倍地球大氣壓的超高壓，所以只能用溫度來(lái)彌補(bǔ)，這也是為什么托卡馬克裝置內(nèi)的溫度要達(dá)到1億度才行，壓力不夠就得溫度來(lái)湊。

當(dāng)然了，上億攝氏度的高溫肯定不能用尋常辦法來(lái)約束，物理學(xué)家目前約束高溫等離子體的方法都是非接觸法，也就是磁約束或者激光約束，這兩種辦法可以避免接觸托卡馬克裝置的內(nèi)壁。

我國(guó)的可控核聚變進(jìn)展

自2000年起，我國(guó)自主研發(fā)的全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置開(kāi)始落實(shí)，選址在合肥市科學(xué)島。2006年，HT-7全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克裝置正式建成，中文名為東方超環(huán)。

2016年，東方超環(huán)首次實(shí)現(xiàn)了5000萬(wàn)攝氏度持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的等離子體放電，隨后在2018年和2021年相繼實(shí)現(xiàn)了1.2億度維持101秒和1.6億度20秒，打破了韓國(guó)之前1億度持續(xù)20秒的記錄。

2021年12月30日，利用東方超環(huán)實(shí)現(xiàn)了7000萬(wàn)攝氏度下長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體持續(xù)運(yùn)行1056秒，這是人類首次實(shí)現(xiàn)人造太陽(yáng)持續(xù)脈沖過(guò)千秒，對(duì)世界的可控核聚變發(fā)展來(lái)說(shuō)都具有里程碑的意義。

一切順利的話，2035年左右我國(guó)就能研制出第一個(gè)可控核聚變裝置，屆時(shí)可控核聚變帶來(lái)的近乎無(wú)限的電力，將讓我國(guó)乃至全人類徹底擺脫能源危機(jī)，在一公斤氫聚變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于2萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，氫元素又能從海水中被大量提取的情況下，可控核聚變反應(yīng)堆就是當(dāng)之無(wú)愧的人造太陽(yáng)。

可控核聚變的未來(lái)應(yīng)用

在未來(lái)的航天探索中，前往太陽(yáng)系外側(cè)乃至系外行星的旅程肯定不能再以化學(xué)動(dòng)力為主，因此可控核聚變?yōu)槟茉吹娘w船必將取代目前簡(jiǎn)陋的化學(xué)動(dòng)力航天器，將人類文明的宇宙航行速度從光速的萬(wàn)分之一提升到光速的百分之一甚至是十分之一，也就是每秒3000公里到每秒3萬(wàn)公里。

雖然現(xiàn)在看起來(lái)可控核聚變的路途還很遙遠(yuǎn)，但只要不斷前進(jìn)，總有一天夢(mèng)想也會(huì)照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。