[科普中国]-人造太阳的前世今生 | 科研团队联合行动

在能源危机和全球变暖的背景下，受控热核聚变无疑成为了未来能源的希望之光。作为清洁能源，核能不仅清洁环保，其可释放的能量比传统化石能源还要大几百万倍。中国核聚变研究走到哪一步了？为什么核聚变装置被称为“人造太阳”？核聚变装置研发过程中，遇到了哪些难点，科学家们又如何克服？

9月18日，“走近科研团队，感受科技魅力”线上直播活动由中国科协科普部主办，果壳、“书香中国•北京阅读季”协办，并得到北京广播电视台及中国科学院大气物理研究所的共同支持。活动邀请了中核集团核工业西南物理研究院院博士科普团团长，法国原子能委员会磁约束核聚变研究中心、世界百强名校比利时根特大学双博士王天博，中核集团核工业西南物理研究院院长助理、乐山基地党委书记，成都理工大学工程技术学院党委书记柯崎，中核集团核工业西南物理研究院博士科普团明星宣讲员郑雪。他们分别从自己的工作领域，为观众分享了人造太阳方面的知识。

什么是人造太阳？

核聚变研究装置之所以被称为“人造太阳”，是因为太阳本身就是一座规模庞大的核聚变反应堆，而 可控核聚变能源产生能量的原理与太阳发光发热的原理是一样的 ，因此也被人们称之为“人造太阳”。所以“人造太阳”是利用核聚变的原理在我们地面上建造的一座核聚变反应装置。

那什么是核聚变，它又和核裂变有什么区别呢？

核聚变是两颗较小的原子核聚合在一起产生的核反应，而核裂变是由一颗较大的原子核分裂而产生的核反应。

大家知道世间万物都是由许许多多的元素组成的，1869年俄国科学家门捷列夫，总结了当时人类所认识到的所有元素，按照其中的原子序数制成了人类历史上的第一张元素周期表。

然而每一种元素的稳定性是不一样的，其中最稳定的原子序数为26，也就是熟知的铁元素。其中比铁元素原子序数小的元素原子核有相互聚合的趋势，而比铁元素原子序数大的元素原子核有分裂的趋势，这两种反应都符合势能向更低的方向演化，并且损失掉了一部分质量的特征，因此都可以释放出巨大的原子能量。这个能量有多么巨大呢？这位爱吐舌头的老先生爱因斯坦告诉了我们，E=mC 2 。其中C是光速，一点点的质量亏损所转化的能量都大的惊人。

图 | 中核集团核工业西南物理研究所

可以看出，与核裂变相比，核聚变反应所产生的核子平均质量亏损更多，也就意味着，同样多质量的核反应物中，核聚变反应所产生的能量比核聚变更多，燃料所蕴含的能量密度也更高。如果可以将如此巨大的能量和平并且合理地利用起来，将会是一件多么吸引人的事情啊。然而，目前人类所掌握的核能可控利用方式只有核裂变一种方式，也就是说大家所见所闻的核电站都是以核裂变的原理建立起来的。

为什么核聚变的能源在地球上取之不竭？

一种能源之所以取之不尽用之不竭，是因为它的燃料储量十分丰富，核聚变能源所需要的主要原料包括氘、氚和锂，都是可以从海水中获取的，而地球表面70%以上的面积是海水覆盖的。据估算，以人类目前每年能源消耗需求来看，海水中的核聚变燃料可以供人类使用70万年。

作者：王天博、柯崎、郑雪

编辑：范可鑫、刘天昊、小米、皓铭

排版：凝音

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