为什么核聚变仍未变成“清洁能源”呢？核聚变发电的原理听上去不难，但实现起来却受到诸多现实因素的制约。主要的瓶颈有三个：燃料释放的能量要超出输入的能量、能量要能够持续输出、输出的能量要能够有效收集利用。

产出远不如输入

核聚变的实验都是耗资巨大的科研项目，基础设施和实验装置已经花了一大笔钱。而每次反应都要输入大量电能。一部分能量被输入燃料，用来引发反应，但更多的能量被仪器消耗了。

比如NIF用192台全世界最大功率的激光脉冲引发核聚变，每次实验大约需要消耗2百万焦耳的电能。但是核聚变的投入产出比是多少？这192个超大型激光器发射的激光脉冲进入金质反应室后，被转化成X射线，照射燃料使其发生内爆，由此实现点火。这个实验的难点，在于激光转化成X射线的过程中有能量损耗，而进入反应室的激光大部分被容器壁所吸收，最后燃料能得到的能量很少。

就以去年11月的NIF实验为例，燃料获得的能量只有12千焦，放出的能量是15千焦，净产出3千焦。也就是说，输入整个实验装置的能量，是产出的近七百倍。这里还没有考虑能量收集和转化过程中的损耗。

持续发电是个问题

核聚变与核裂变不同，核裂变属于链式反应，启动之后会自发持续进行，在核电站里还要用控制棒控制它的反应速度。福岛事故的原因就是链式反应失控产生高温，导致堆芯熔融。而核聚变需要的条件比较苛刻，基本上要太阳那种条件才能让它持续进行。

在实验条件下，首先，一次实验中燃料的量有限，烧完就没了；其次是实验条件的限制。发生反应的等离子体不稳定，比如托卡马克（另一种进行核聚变实验的装置）用环形磁场约束燃料，磁场的扰动有可能破坏等离子体。NIF用激光引发核聚变，激光以脉冲形式发射，每个激光脉冲只有几纳秒。

但换一个角度来看，反应条件苛刻也是核聚变的一个优点。地球上无法制造出恒星那样的环境，一旦设备发生故障，反应就无法持续进行。这样看来，核聚变更加安全。

产出能量暂不能有效收集

那核聚变放出的能量该如何收集利用？核聚变主要以光和热的形式释放能量，因此用汽轮机或者光伏电池发电都是有可能的。但是，核聚变需要在高温或强磁场等条件下进行，反应在瞬间释放大量的能量。能在这样的条件下工作的材料为数不多，还要考虑成本和使用寿命。

最终实现应用的聚变核电站会是什么样子呢？它可能像托卡马克，可能像NIF，也可能是另一些科学家提出的裂变聚变混合模式，也就是用裂变引发聚变。

可控核聚变迈出一大步

摘要：2013年9月27日，美国劳伦斯·利弗摩尔国家实验室奥马尔·哈利肯(Omar Hurricane)教授与其科研团队在惯性约束核聚变领域取得突破性进展：核聚变释放的能量第一次大于燃料吸收的能量，即实现了燃料增益。这是实现惯性约束核聚变关键性的一步。该实验成果2月12日在《自然》期刊发表。

惯性约束核聚变的原理是把燃料芯块的温度提高，从而引发内爆和燃料压缩。惯性约束聚变的独特优点在于发射器和聚变反应堆的分离，从而可以安全便捷地维护发射器和包层(blanket)。

实验调整了激光束的进入形式，增强内爆的稳定性。在2013年11月19日最新的实验中，NIF(美国国家点火装置)的192束激光将1.9 MJ热量送入环空器，在环空器内部产生近1亿摄氏度高温(比过去高50%以上)和1千万个大气压强。聚变燃料释放能量17.3 kJ，大约为以前纪录的10倍。

相较以前的实验，聚变释放出的 粒子被滞留在聚变燃料中，引发自加热，提供了极大的能量，接近总能量收益的一半。

科研团队相信，这种自加热将对实现“点火”(稳定核聚变)起到关键作用。

NIF实验的成功验证了之前的假设，内爆引起的塑料外壳不稳定是过去能量收益达不到计算机模型预期的根源。

但是，目前取得的成果距离真正的“点火”尚有距离，去年11月19日的实验仅达到劳森判据(反应器自行发生稳定核聚变的条件)的一半。此外，目前依靠入射激光波长对内爆的形状的控制仍未被完全理解，实验采用的模式来自实践经验。

哈利肯教授表示，对入射波长影响的进一步理解和环空器物理性质的改进都将有助于取得理想结果。

新的激光模式能实现稳定核聚变吗？大概只有时间会告诉我们答案。