什么是核裂变 什么是核裂变反应

核聚变是一种引人入胜的过程，是太阳和其他恒星都用来产生巨大能量的过程。它被认为是一种“清洁”的能源，因为它的副产品仅是氦气（和一些中子），不存在放射性废料问题。那么，核聚变是什么？它如何实现？它将如何影响我们的未来？

什么是核聚变？

核聚变是一种核反应，其中两个轻元素核（通常是氘氢核）合并，从而形成一个更重的核（例如氦核），并释放出能量。对于例如太阳这样的天体，这使能量得以持续不断地产生。在地球上，研究人员探索利用此过程来制造“清洁”的、可持续的能源。

聚变前景非常光明，因为我们已知它将成为一种“清洁”的能源。相比之下，核裂变带来的问题无从谈起。裂变副产品中有放射性物质，必须处理和存储，成本高昂、有风险。对于聚变，其副产品只是氦气（He），不存在放射性废料问题。因此，如果我们能够掌握聚变技术，它有望成为一个代替当前主流的化石燃料的选择。

常见的核聚变反应是 氘－氚 反应 以及 氘－氘 反应。要完成这种核聚变反应，我们需要筛选合适的可行反应、收集每个反应中释放的能量、控制温度和密度。

实现核聚变

要实现核聚变反应，我们需要三个基本要素：氢的燃料（通常是氘和氚）和强烈的压力和温度。 在聚变釜或聚变反应堆中，这些元素被加热到数百万度，以产生等离子体，并在特殊的磁场下被“悬浮”在空气中。在这种温度下，氢燃料变成了一个等离子体状态，成为离子和电子的“混沌”，这意味着它没有恒定的形态。之后，氘氚的氕核合并，将产生一个氦的原子核和一个中子，并释放出大量能量。

即使已经实现核聚变这一目标，后续也没有丝毫松懈之力。现实中，在保持反应温度和压力的同时，我们需要保持等离子体的稳定性。因为磁场是稳定的，而等离子体不稳定，因此研究员们一直在探索如何使等离子体保持稳定状态。这一过程被称为“聚变堆”，因为它将能源“堆积”在一起，以最大限度地提高产出。

当前的情况

长期以来，做聚变一直是一个很难的事情。在20世纪初，大多数科学家认为这种技术仍然是不可能的。然而，随着科学技术的发展，联合美国、欧盟、中国、韩国、日本等7个国家共同承担了国际热核聚变实验堆（ITER）等超级计划，大大加快了这一颜色的进程。ITER是世界上最大的核聚变实验，致力于展示大型可持续愿景的关键，它的目标是研究和证明聚变作为新能源的可行性，在2035年实现世界上第一个完整的核聚变反应装置。

构建ITER的主要挑战是它需要在激烈的热力学条件下运行，这对材料、组件和人员都是严格的要求。为了解决这一挑战，ITER使用了称为“超导体”的特殊选择。这是一种能够在超低温下传导电流而不损失能量的材料。ITER将使用超导磁体，产生1,000倍于地球引力的磁场，将氢同位素气体加热到数亿度，并将其与电器释放的能量组合在一起以维持反应的状态。

未来

核聚变作为可持续能源的前景光明，可以说是能源走向清洁方向的首选和明确趋势。当前主流的燃料如煤和石油中含有大量碳和其他污染物，因此是非常不环保的，并且会对人类健康和我们的星球产生负面影响。与此相反，核聚变具有以前没有见过的高效率，不产生污染，并几乎耗费无人力资源的长期优势。

目前，只有少数国家投入了足够的财力和科学技术来开发聚变技术。我们要迎接技术的快速发展，特别是在原子能领域。除此之外，我们还需要政府、私人部门等主体在立法、资助、生产等方面同步推进，以确保未来可以实现聚变的可持续性，从而最大限度地保护我们的地球和人类的未来。