人造太陽，追夢無限能源

未來社會的“主流”能源

核能是一種低排放、高效率的清潔能源，一直被視為化石能源最有希望的替代者。現在人類利用核能的方式是核裂變，而科幻作品更青睞核聚變，鋼鐵俠胸口的方舟反應堆，《流浪地球》中的行星發動機都是采用核聚變技術。

顧名思義，核裂變就是將大質量原子核分裂成幾個小原子核，核聚變則是將小質量原子核聚合在一起。比起核裂變，核聚變有很多優勢：核聚變利用氫的同位素氘和氚來實現，它們能從海洋中獲取，比核裂變用到的鈾要豐富得多；核聚變產生的能量遠高于核裂變，每一升海水提取的氘，通過核聚變能釋放約300升汽油燃燒的能量；核聚變不會產生放射性核廢料，更加安全和清潔。

有這些優點，核聚變被科學家認為是未來人類的終極能源方案之一。擁有了可控核聚變，人類就擁有了掌握在自己手中的“太陽”。

困難的“可控”

但“可控”二字，何其困難。核聚變不是化學反應，是兩個原子核碰撞后發生物理結合，需要巨大的壓力和極高的溫度催化。恒星是典型的天然核聚變“反應堆”，以太陽為例，其內部溫度高達1500 萬攝氏度，壓力高達3000 億個大氣壓，這保證了它在數十億年的時間里，穩定地通過核聚變產生光和熱。

我們要造的核聚變反應堆，自然不可能有恒星那樣巨大的體積，因此需要更高的溫度和壓力。人類現在可以通過原子彈爆炸產生的超高溫高壓環境來實現核聚變，并由此造出了氫彈。但這樣的核聚變是不可控的，所有的能量都會在一瞬間釋放完畢。

精密的“磁籠”

想要把核聚變控制起來，就得有一個容器。然而，任何容器在上億度的高溫下都會灰飛煙滅。于是科學家設計了一種名叫“托卡馬克”的磁力籠子，接入超強電流，產生比地球磁場還要強上萬倍的超強磁場，將上億攝氏度的氘氚等離子體燃料懸浮在真空管道中，跟容器不接觸。

為了早日突破核聚變研究的瓶頸，人類展開了“國際熱核聚變實驗堆計劃”，致力于建造一個可實現大規模核聚變反應的超導托卡馬克，中國也參與其中。而我國獨立設計制造的托卡馬克裝置名叫“東方超環”。

漫長的征程

“東方超環”投用以來，創造了許多世界紀錄，比如實現了1 億度高溫條件下的長時間運行。但全世界的托卡馬克裝置離實現核聚變都仍有很長距離。要讓氘氚聚變發電真正地實用化，且具有較高的經濟性，就需要可控核聚變反應達到更高溫度和更長持續時間。目前，一切還停留在實驗階段，“無限”能源征程依舊漫長，未來讓我們拭目以待。