可控核聚变，相信大家对这个技术一定不陌生，毕竟很多科幻小说中不止一次提到，并且想要成为科幻，实现可控核聚变基本上就是第一道门槛，然而就算可控核聚变是科幻小说当中最平常的设定，却是一座人类难以企及的高峰。

不过这座高峰，中国的科研人员一直在努力攀登，并且目前已经取得了阶段性的重要成果，甚至最近还一举实现可控核聚变高约束先进控制技术，堪称一项重要的里程碑。这就不禁让人回想起，前段时间，美国多次声称有了最新的突破，但是在可控核聚变的实际应用上，却没能拿出一些实质性的进展，看来这次又是美国吹的牛，中国来负责实现了。

（央视播出的节目截图，我国在可控核聚变领域取得重大突破）

中国核工业集团最近宣布，新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展，首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行。很多朋友不太理解这个突破有什么意义，而且官方其实低调且委婉，只说了中国在磁约束核聚变装置运行水平迈入国际前列，其实翻译过来就是，这一领域，中国已经领先了世界，并且对可控核聚变的研究，具有非常重要的意义。

具体来看，“中国环流三号”其实是一个大型设备，而这里的关键词就是高约束。其实这个高约束是相对于低约束而言的，要想理解什么是高约束，就得先清楚可控核聚变的“点火”。其实这个点火就和我们开车时的点火在原理上相似，也就是说一次点火，车就“着”了 ，但是开过手动挡的朋友都知道，离合放不对了会熄火，而可控核聚变也会“熄火”，那就是维持反应的温度不够的情况下，就会熄火。而高约束就把等离子体电流更强约束在一起，更能够稳定实现可控核聚变所需要的温度，其实这就和氢弹爆发的原理类似，氢弹也需要点火，但是氢弹反应也就是一瞬间，而可控核聚变相当于无数个小氢弹不断爆炸。

（图中的模型是我国的第一颗氢弹）

有些朋友说，这么强大的反应，不会有危险吧？

虽说氢弹和可控核聚变反应器在本质上都是核聚变，但是它们的工作原理是天差地别的，首先，氢弹是通过引爆原子弹来产生高温、高压环境使得氚-氘混合物达到聚变条件，释放出巨大的能量。这个过程是不可控的，且会产生大量放射性物质。

而可控核聚变的目标是在一个可控制的环境中进行核聚变反应，以安全、清洁的方式产生能量。这也面临一系列科学和技术难题，比如如何将等离子体长时间稳定约束在磁场中，避免与反应器壁接触；如何将反应器内的温度提高到足够的水平，甚至要突破1亿度，来触发核聚变反应；如何以有效的方式利用生成的能量等。虽然条件苛刻，但是可控核聚变要安全得多，一旦条件不满足就不会发生反应，因此核聚变反应堆安全可控，不存在失控问题。

（可控核聚变的托克马克装置结构示意图）

那又有朋友提出问题，难道说中国实现了这项突破以后，可控核聚变指日可待了吗？这就要看大家怎么理解“指日可待”了，在可控核聚变这一领域，几十年真的不算太长。目前来看，我国很有希望在本世纪中叶实现核聚变能的应用，也就是说这个时间定在了2050年左右，这还是不算人类科技可能突然有了爆发，就比如说前段时间韩国团队闹得沸沸扬扬的超导事件，如果说事情还会有反转，一旦是真的，哪怕思路整对了，都将会让人类迈出一大步，甚至有望借助超导技术实现可控核聚变。

其实超导技术本身就是可控核聚变中的一项关键技术，因为超导磁体是实现核聚变的关键设备，毕竟可控核聚变的环境要求的是，某些材料能在高电流、高磁场、低温环境下工作，这些都是超导体具备的特点，所以一旦有某项相关技术的突破，很多之前认为不可能实现的技术，就会像多米诺骨牌一样，接连突破。

（超导体具备的最直观的特性就是梅纳斯效应，即磁通量不能穿透超导体）

可能大家对于前段时间的一项新闻有印象，那就是美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室，突破性地实现了聚变点火，通过将两个轻原子核结合成较重原子核获得巨大能量。

其实要解读这个事情也不难，甚至美国用到的原理很简单，因为目前来看，实现可控核聚变，最难的也就是两个事情。

第一：要让聚变反应炉中的温度，要长时间、稳定地超过核聚变的临界温度。要想解决这个问题，目前的主流观点认为，就是用磁约束核聚变，利用磁场构建出了一个肉眼看不到的、能耐受2亿摄氏度高温的反应炉，这个装置也被称为托克马克装置，然而这种方式，磁场不稳定，且装置的内部会不断受到高温带电粒子的冲击，无法长期稳定运行。

但是中国这次带来的就是这一问题的解决方案，其实中国也不是突然之间就有了突破，前段时间有个新闻，可能大家都没有注意，那就是中核集团的核工业西南物理研究院宣布，造出了全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆（ITER）的核心部件，也就是 ITER “ 防火墙 ” 的增强热负荷第一壁。所以我国能有这样的突破，并不是捡到了什么核心科技，而是不断积累不断突破。

（中核集团造出了ITER的核心部件“防火墙”）

那么前面提到了这是主流观点，那非主流是什么呢，其实正是美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室正在做的，美国并没有运用磁约束聚变，而是惯性约束聚变，本质上相当于一场小型氢弹爆炸，所以美国的思路更加直接，但是听起来似乎就不太靠谱，虽然美国的思路要想达到2亿度并不难，但是难就难在维持这种核聚变，需要每秒钟引爆10次核聚变，而美国现在只能一天引爆1次，很明显目前来看，这种思路不太能行得通，所以这也是国际上不太认可这种方案的原因。

不过美国这次实现的聚变点火，也不是一点成果也没拿出，这就要提到核聚变第二个关键的问题了：核聚变实现点火后，怎么保证输出的能量大于输入的能量。

很多朋友就发出疑问了，难道搞了这么久，都是入不敷出吗？还真是这样的。因为要想达到可控核聚变所需要的温度，人类为了启动核聚变，耗费的能量反而更多，前面提到的磁约束聚变，最大的问题也是在这里，因为产生磁场本身就要消耗大量的能量，这比核聚变释放出的能量已经超出了太多。而美国这次弄出的“净能量增益”，难道是解决了这项问题了吗？其实并不是这样的，因为美国看似输入2.05兆焦耳，输出了3.15兆焦耳，但是要获得这2.05兆焦耳前提是用了 300 兆焦的电能，整体一算，亏大了。虽然美国在理论上或者是科研层面有了突破，并无实际应用价值，也就是说，美国还是有些吹牛的嫌疑。

（美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室）

总的来说，可控核聚变是人类科技发展的一个重要方向，其潜在的巨大能源供应能力足以解决当前人类面临的能源危机。中国在这个领域的研究取得了重要的突破，有望在未来实现“人造太阳”的理想。

美国虽然声称在此领域也有所突破，但是实际效果并不理想。而美国总是善于将一些模糊的概念宣传是重大突破，但实际上想要实现还很远。反观我国更加脚踏实地，坚决履行核能发展三步走战略体系：“热堆—快堆—聚变堆”，这无疑告诉我们一个道理，唯有量变才能引发质变，虽然可控核聚变技术的研究必然是一项长期而艰苦的任务，任何一项实质性突破都需要积淀和时间，但是我们期待在不久的将来，中国能够有更多的突破，让可控核聚变技术为全人类提供安全、清洁的能源，同时也将彻底改变我们每个人的生活。