（刘兴文 成都理工大学工程技术学院 核工程与核技术）

太阳的巨大能量是聚变产生的。太阳能取之不尽，用之不竭，太阳每秒钟辐射相当于1万亿万吨煤燃烧所放出的的能量，其中20亿分之一的能量被地球接受。

两个或两个以上轻原子核结合成一个较重的原子核的核反应就是神奇的核聚变，把所放出的能量称为聚变能。

氘和氚核聚变示意图

      当原子核相互接近的距离达到约万亿分之三毫米是核力大于静电斥力，两个原子核才能聚合到一起，并放出巨大的能量。为了克服静电斥力，必须使原子核的速度要非常大。为了产生高速原子核，必须具有几千万度甚至上亿度的高温，这不仅高于太阳表面的温度（6000℃），而且也比太阳的中心温度（1300℃）高得多。当具备了这种超高温的条件，使原子核都具备了足够高的速度，只要把这些超高温、高速的原子核约束起来。由高温引起的核聚变反应叫做热核。

模拟太阳内部温度图

反应。在能够发生热核反应的极高温度下，所有参加的原子的核外电子都被剥离出去成为自由电子，原子核裸露出来，所有的核聚变材料成为由带正电的原子核和带负电的自由电子组成的高度电离气体，其正负电荷的总量相等，这种正负电荷总量相等的高度电离的气体叫做等离子体。这也是发生核聚变的必要条件。

聚变能源不仅丰富，而且安全、清洁，不对环境造成污染。氘和氚的聚变反应中产生的氦是没有放射性的。为了使核聚变发生，必须克服聚变材料或称聚变燃料的原子核间的静电斥力，静电斥力越小越好，原子核的电荷越少，静电斥力越小。在自然界中氢的蕴藏量最丰富，氢是氕、氘、氚三种同位素的名称。氘是极为重要的聚变材料。氘原子核只带一个单位的的正电荷，其在海水中的绝对含量是相当多的，从海水中分离出重水（D2O）并制备氘也并不困难，而且氘原子核聚变释放出能量的速度很快。氚原子核与氘原子核之间的聚变释放能量的速度也很快。相对而言，氘核与氚核的反应比氘核和氘核的反应容易。氘与氚都是地球上发生核聚变反应的首选材料。

1967年6月17日,我国成功地进行了第一颗氢弹爆炸试验.氢弹爆炸的核聚变是不受控核聚变，虽然氢弹的爆炸可以用到大规模的工程上去，如开凿运河，挖掘隧道、修建港口和改造沙漠等。但还是无法供给人类在其他各种生产活动和生活中所需要的能量，因此他不能代替将聚变能转化为电能或其他形式能的受控核聚变。

氢弹爆炸图

岁月承载着历史的脚步，可控核聚变的步伐铿锵有力。惯性约束（激光约束）核聚变和磁约束核聚变昰实现可控核聚变的主要方式。惯性约束核聚变是靠等离子体自身的惯性来对其自身进行约束的核聚变，其原理是在核聚变反应的温度下，使等离子体聚变燃料的原子核还没有逃逸掉，就能在极短的时间内完成对燃料的加热，并实现聚变反应。例如我国的神光计划和美国的点火计划就是这种方式。

磁约束就是用磁场来约束等离子体中的带电粒子使其不逃逸掉的方法。所谓“场”，就是物质与物质之间相互作用的空间，相互作用力通过场来传递。磁约束核聚变是目前研究可控核聚变的主要方式，已经研究了多种磁约束装置。除了托卡马克外，还有磁镜、反向场箍缩、皱褶环、天体器、仿星器、会切环、拓扑器等。其中托卡马克是最重要的核聚变装置，托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。中国核聚变博物馆落户于成都理工大学工程技术学院内，博物馆内放着我国第一个人造太阳装置--中国环流器一号以及环流器工作时所需要的其他设备，其发生核聚变反应的原材料为重氢与超重氢，在磁笼的约束下加速发生核聚变。

当代最有影响的核工程师与物理学家之一、美国核动力奠基人艾尔文·温伯格曾言：“否定核能的再生就等于否定人类的智慧与前途”。核能自出道以来，虽然由于各种原因使它毁誉参半，乃至人由于各种误解使人们“谈核色变，但它际上是一种清洁、安全、经济的能源，是从化石燃料向未来能源过度的不可或缺的能源，是一种对于可持续发展具有重要意义的能源。坚信聚变能更是有着灿烂的未来，让我们通不断地努力，去迎接聚变能的辉煌时代。