核聚變獲取清潔,、安全、無窮無盡的能量了,。圖為核聚變反應堆中的等離子體。" width="340" height="184"/> 如果我們能解決各種極為復雜的科學和工程問題,，便能通過核聚變獲取清潔,、安全、無窮無盡的能量了,。圖為核聚變反應堆中的等離子體,。
核聚變目前仍面臨著兩大挑戰(zhàn)：一是如何延長反應時間,，二是怎樣的設(shè)備結(jié)構(gòu)才能將核聚變能量轉(zhuǎn)化為電力,。由于核聚變無法先用微縮模型進行研發(fā)、再成比例地放大,，我們至少還要25年時間才能建成首座商用核聚變發(fā)電廠,。
如今,，國際科學界正聯(lián)手在巴黎建造一處規(guī)模巨大的核聚變研究機構(gòu),，即國際熱核聚變實驗反應堆（簡稱ITER，在拉丁語中意為“路”），它可以產(chǎn)生5億瓦特的熱核聚變能量,，每次時間長達8分鐘,。
據(jù)國外媒體報道，數(shù)百年以來,，人類一直夢想著駕馭太陽能,，為地球上的生命提供能量。但我們想實現(xiàn)的,，不僅僅是利用太陽能,，而是在地球上造出一個“迷你太陽”，也就是核聚變,。
如果我們能解決各種極為復雜的科學和工程問題,，便能通過核聚變獲取清潔、安全,、無窮無盡的能量了,。只要每日從水中提取出一千克的氘（氫的一種同位素），產(chǎn)生的電量就足夠成千上萬個家庭使用,。
從上世紀50年代以來,，科學與工程研究取得了巨大進展，使我們朝著可持續(xù)的氫原子聚變反應又近了一步,。實驗產(chǎn)生的核聚變能量雖然很少,，但也足以被測量出來了。但懷疑者和支持者都意識到,，核聚變目前仍面臨著兩大挑戰(zhàn)：一是如何延長反應時間,，二是怎樣的設(shè)備結(jié)構(gòu)才能將核聚變能量轉(zhuǎn)化為電力。
普林斯頓等離子物理實驗室的核聚變研究人員指出,，我們至少還要25年時間才能建成首座商用核聚變發(fā)電廠,。但考慮到核聚變帶來的巨大益處，我們還是要繼續(xù)努力的,。證明核聚變的可行性也許要不了這么久——我們也必須加快步伐,，才能在計劃未來的能源時將核聚變納入考慮范圍之內(nèi)。
與太陽能,、天然氣與核裂變等其它發(fā)電方式不同,，核聚變無法先用微縮模型進行研發(fā)、再成比例地放大,。核聚變在實驗階段就需要大規(guī)模開展,，并且相關(guān)設(shè)備也需要花很久來準備。但在接下來的一個世紀中,，人類必須設(shè)法獲取充足,、清潔的能源,。如果不在核聚變這種最具前景的能源上想辦法，就未免太愚蠢了,。
但這件事做起來相當困難：由于原子核均帶正電荷,，因此會與彼此相斥。除非它們以極高的速度運行,，才能在相撞時融合在一起,，釋放出我們需要的能量。這樣的過程在太陽上會自然而然地發(fā)生,。但在地球上,，我們需要用強大的磁鐵來控制住由帶電的氘、氚原子核與電子構(gòu)成的超高溫氣體,，也就是我們所說的等離子體,。等離子體的溫度極高，超過1億攝氏度,。在這樣的高溫下,，帶正電荷的原子核便能以超高速運行，沖破正電荷產(chǎn)生的排斥力,，與別的原子核融合在一起,。
磁場約束,。而該磁場的一部分是由等離子體中流動的電流產(chǎn)生的。" width="322" height="325"/>
ITER采用了一種名叫“托塔馬克”（tokamak）的反應裝置,，其中的等離子體呈甜甜圈狀,，受到強大的磁場約束。而該磁場的一部分是由等離子體中流動的電流產(chǎn)生的,。
我們還需要從四個方面進一步加強核聚變的優(yōu)勢：其一,，在現(xiàn)有的物理和工程條件下，用計算機優(yōu)化核聚變反應堆的設(shè)計,。
原子核融合之后會形成兩個高能粒子——一個α粒子（氦原子的原子核）和一個中子,。要想使等離子體達到如此高的溫度，就需要在核聚變反應開始之前,，向反應器中提供大量能量。但反應一旦開始,，核聚變產(chǎn)生的能量就足以維持這一溫度,，多余的熱量則可被我們用來轉(zhuǎn)化成可利用的電能,。
核聚變所需的燃料在大自然中比比皆是。例如,，水中含有大量的氘,，反應器還可以將鋰轉(zhuǎn)化成氚。并且這些原料廣泛分布于世界各國,，不會受當?shù)刈匀毁Y源所限,。核聚變是一種清潔的能量來源，不會產(chǎn)生溫室氣體,，產(chǎn)物只有氦氣和中子,。
核聚變是一種安全的反應過程，不可能像核裂變一樣發(fā)生失控,。如果反應出現(xiàn)異常,，等離子體的溫度就會下降，核聚變反應也就隨之停止了,。正是由于核聚變具有這樣的特性,，數(shù)十年來，人們才對其展開了不懈研究,，并越來越被其所吸引,。但核聚變雖然益處多多，對技術(shù)的挑戰(zhàn)也同樣不容小覷,。核聚變領(lǐng)域取得的進展主要可以從兩個方面進行衡量,。
首先，我們對高溫等離子體有了更深入的了解,?？茖W家專門創(chuàng)立了等離子體這一新的物理領(lǐng)域，研究如何將等離子體限制在強大的磁場中,，后來還掌握了對等離子體進行加熱,、使其保持穩(wěn)定、控制等離子體內(nèi)部擾動的能力,。
其次,，相關(guān)技術(shù)也取得了巨大進步。我們在磁體,、電磁波源和粒子束領(lǐng)域都取得了重大突破,，得以用它們來限制和加熱等離子體。此外我們還研發(fā)出了能夠承受等離子體極端高溫的材料,。
從這一過程中取得的進步來看,，核聚變商業(yè)化還是有望實現(xiàn)的。首屈一指的便是在實驗室中產(chǎn)生的核聚變能量：上世紀70年代,，科學家在實驗室中產(chǎn)生的核聚變能量還只有幾毫瓦,，僅僅持續(xù)了幾微秒,；但到了90年代，普林斯頓等離子體實驗室產(chǎn)生的能量便達到了1千萬瓦特,，歐洲聯(lián)合科研中心在1秒鐘里產(chǎn)生了的能量更是高達1600萬瓦特,。
如今，國際科學界正聯(lián)手在巴黎建造一處規(guī)模巨大的核聚變研究機構(gòu),，即國際熱核聚變實驗反應堆（簡稱ITER,，在拉丁語中意為“路”），它可以產(chǎn)生5億瓦特的熱核聚變能量,，每次時間長達8分鐘,。如果將這些能量轉(zhuǎn)化為電能的話，足以為15萬戶家庭供電,。
在此次實驗中,，科學家將對可持續(xù)核聚變發(fā)電廠可能遇到的關(guān)鍵科學與工程問題進行測試。
ITER采用了一種名叫“托塔馬克”（tokamak）的反應裝置,，其中的等離子體呈甜甜圈狀,，受到強大的磁場約束。而該磁場的一部分是由等離子體中流動的電流產(chǎn)生的,。
雖然ITER是被當作研究項目來設(shè)計的,，不準備用來產(chǎn)生電能，但它產(chǎn)生的核聚變能量將高達給等離子體加熱所需的5千萬瓦能量的10倍,。
這是一次巨大的科學飛躍,。在此次實驗中，等離子體加熱所需的大部分能量都來自于核聚變反應本身,。參與ITER項目的國家占了世界上一半的人口：中國,，歐盟，印度,，日本,，俄羅斯，韓國和美國,。此次項目就像一份強有力的國際聲明,，彰顯了我們對實現(xiàn)核聚變的迫切需求和莊嚴承諾。
接下來,，我們的工作主要由兩方面組成,。
首先，我們必須繼續(xù)開展對托塔馬克的研究,。要繼續(xù)促進物理和工程領(lǐng)域的發(fā)展,，讓等離子體可以維持數(shù)月的穩(wěn)定狀態(tài)。我們還需要研發(fā)能夠高耐熱材料,，可以在較長時間內(nèi)承受相當于太陽表面溫度五分之一的熱量,。此外,，我們還要尋找反應堆堆芯的屏蔽材料，吸收反應釋放出的中子,。
其次，我們還需要從四個方面進一步加強核聚變的優(yōu)勢：
1）在現(xiàn)有的物理和工程條件下,，用計算機優(yōu)化核聚變反應堆的設(shè)計,。
計算結(jié)果顯示，優(yōu)化后的設(shè)計應為甜甜圈形狀,，運行起來非常穩(wěn)定,，并且能自動運作數(shù)月之久。在核聚變行業(yè)中,，這種裝置叫做“仿星器”（stellarators）,。
2）研發(fā)磁力更強、體積更小的新型高溫超導磁鐵,，從而減少核聚變反應堆的體積和成本,。
3）用液態(tài)金屬取代固態(tài)金屬來約束等離子體。固態(tài)金屬在接觸等離子體時可能會破裂,，而液態(tài)金屬不會,，因此或許能解決這個棘手的問題。
4）取消甜甜圈狀等離子體中間的空心設(shè)計,，讓等離子體的形狀接近于球形,。
在采取上述做法之后，即使在強度稍弱的磁場中,，實驗裝置也能照常運行,，或許還能降低反應堆的大小和成本。
如今,，各國政府紛紛出資,，支持上述兩方面的研究。取得的成果將惠及核聚變能源領(lǐng)域的所有研究工作,，并將進一步加深我們對宇宙中,、以及工業(yè)中的等離子體的理解。而在過去的10至15年間,，私營企業(yè)也加入了這一陣營,，我們將不斷進步，終有一日能獲得用之不竭,、清潔安全的能源,。