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        一日不掌握可控核聚變，“能源枯竭”這柄達(dá)摩克利斯之劍就一日在頭頂高懸。上周，美國(guó)的核聚變實(shí)驗(yàn)裝置首次實(shí)現(xiàn)釋放能量大于消耗的燃料，人類(lèi)向可控核聚變又邁一小步。

　　可控核聚變?nèi)〉弥卮笸黄?/p>

　　*可控核聚變 = 把火點(diǎn)著 + 別把鍋燒穿*

　　上周的新聞中，與人類(lèi)前途關(guān)系最密切的恐怕要屬這一條：美國(guó)名為“國(guó)家點(diǎn)火裝置”的核聚變實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)了釋放能量大于消耗的燃料。

　　以激光進(jìn)行慣性約束聚變的圖解：1. 激光光束快速加熱燃料球表面 2. 燃料核遭到擠壓 3. 當(dāng)燃料核溫度到達(dá)1億攝氏度 4. 燃料核發(fā)生聚變

　　“國(guó)家點(diǎn)火裝置”擁有192具世界上最強(qiáng)大的激光器，在極短的時(shí)間內(nèi)向“燃料球”發(fā)射激光。以往的實(shí)驗(yàn)中“點(diǎn)火”反應(yīng)后釋放的能量還不及激光器輸入的能量，但這一次首次實(shí)現(xiàn)了釋放能量大于消耗的燃料。人類(lèi)向掌握可控核聚變邁出了重要一步。

　　什么是可控核聚變？

　　兩個(gè)較輕的核在融合過(guò)程中產(chǎn)生質(zhì)量虧損而釋放出巨大的能量，這就是核聚變。一公斤的核聚變?nèi)剂厢尫懦龅哪芰肯喈?dāng)于1000萬(wàn)公斤化石燃料，太陽(yáng)使用的就是核聚變的能量。

　　太陽(yáng)每秒有6.2億噸氫發(fā)生核聚變，當(dāng)然，這是不可控的，你沒(méi)法像調(diào)節(jié)火鍋那樣調(diào)節(jié)太陽(yáng)的火力

而可控核聚變是指可以控制核聚變的開(kāi)啟和停止，以及隨時(shí)可以對(duì)核聚變的反應(yīng)速度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出。然后，利用核聚變產(chǎn)生的熱量將水燒開(kāi)，并利用燒開(kāi)的蒸汽推動(dòng)輪機(jī)發(fā)電，就是可控核聚變發(fā)電的基本模型。

　　可控核聚變可以將人類(lèi)帶往未來(lái)，而失控的氫彈卻有讓文明報(bào)銷(xiāo)的危險(xiǎn)

　　核聚變被認(rèn)為是未來(lái)人類(lèi)使用的先進(jìn)能源之一，在許多科幻作品中都提到了可控的核聚變，如果我們能實(shí)現(xiàn)對(duì)核聚變過(guò)程的精密控制，就可能為全世界提供廉價(jià)的能源。可控核聚變與目前的核裂變發(fā)電站相比，具有原料儲(chǔ)量大、過(guò)程及其產(chǎn)物均無(wú)污染、不會(huì)造成核泄漏等優(yōu)點(diǎn)。

　　可控核聚變難在哪里？

　　可控核聚變雖好，但卻不容易實(shí)現(xiàn)。相比于核裂變過(guò)程來(lái)講，核聚變最麻煩的是需要瞬間上億度的高溫才能引起核聚變反應(yīng)，而如此高的溫度是用傳統(tǒng)加熱方法所無(wú)法達(dá)到的。人類(lèi)研制氫彈時(shí)的解決方法是：用核彈引爆氫彈。同時(shí)，上億度的物質(zhì)足夠燒毀任何與其相接觸的東西，又是一大麻煩。

　　中國(guó)的托卡馬克“EAST”是國(guó)人最熟悉的可控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置

　　如果將可控核聚變比作一塊用來(lái)燒水的蜂窩煤，那么其難點(diǎn)有兩個(gè)：1、怎樣把火點(diǎn)著？2、怎么不把燒水的鍋燒穿？并且，要是用爐子燒水時(shí)，點(diǎn)燃爐子消耗的能量反而要多于燒爐子釋放的能量，就得不償失了。而本次“國(guó)家點(diǎn)火裝置”取得的進(jìn)步，就是終于使得爐子燃燒釋放的能量超過(guò)了點(diǎn)燃爐子消耗的能量。

　可控核聚變的兩種主要思路

　　第一種思路以上文提過(guò)的“國(guó)家點(diǎn)火裝置”為代表，叫做“慣性約束聚變”（Inertial confinement fusion）。它的作法是，將多束高能量脈沖激光，在極短時(shí)間內(nèi)同時(shí)照射在一個(gè)燃料球上。當(dāng)激光照射在燃料的外層時(shí)，使燃料球的外層等離子體化，并產(chǎn)生爆裂。外層爆裂的反作用力會(huì)形成震波向內(nèi)傳播，造成內(nèi)爆，壓迫內(nèi)部形成高壓高溫，造成自發(fā)性的燃燒，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，最終誘發(fā)核聚變反應(yīng)。

　　簡(jiǎn)單理解，就是聚變?nèi)剂舷褚粋€(gè)皮球一樣受到四面八方均勻積壓，最終被擠爆發(fā)生了核聚變。

　　為“國(guó)家點(diǎn)火裝置”的激光器提供電能的電纜超過(guò)160公里

　　中國(guó)的“神光”系列與美國(guó)的“國(guó)家點(diǎn)火裝置”原理相同，但“國(guó)家點(diǎn)火裝置”擁有192個(gè)激光器，而“神光3號(hào)”僅有32個(gè)。同時(shí)，法國(guó)和日本等國(guó)也有類(lèi)似裝置。

　　第二種思路叫做磁約束聚變（Inertial confinement fusion），它的作法是，先加熱燃料，使它成為等離子體形態(tài)，再利用磁場(chǎng)，拘束住高熱等離子體中的帶電粒子，使它進(jìn)行螺線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步加熱等離子體，直到產(chǎn)生核聚變反應(yīng)。

　　目前可以使用托卡馬克（tokamak）技術(shù)來(lái)達(dá)成磁約束聚變，其中以國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（International Thermonuclear Experimental Reactor）為代表。中國(guó)的超導(dǎo)托卡馬克“EAST”和球形托卡馬克“SUNIST”也是此類(lèi)裝置。