[科普中国]-核聚变能源开发挑战在哪？

对人类而言，可利用的资源是生存下去的必要条件。而随着煤、石油、天然气等不可再生能源一天天被大量消耗，人类正面临着越来越严重的能源与环境危机。寻找可替代的清洁能源，是当代科学家迫切需要解决的问题。

能量大、原料丰富还清洁，核聚变能源优势明显

核电站的发明，使人类可以利用核裂变释放的巨大的能量。但裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，且常规裂变反应堆会产生长寿命、放射性较强的核废料。

而与裂变相反的两个较轻原子核的聚合，同样能释放巨大的能量。自然界中最容易实现的聚变反应——氢的同位素氘与氚的聚变，已经在太阳高温高压的环境下持续发生了150亿年，产生了照亮整个太阳系的巨大热量。

氘在地球的海水中藏量丰富，多达40万亿吨。如果人类能够利用核聚变，仅仅1升海水中所含的氘，经过核聚变就可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。如果全部用于聚变反应，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物是无放射性污染的氦。

图片来源：Phys.org

如何控制核聚变？

核聚变需要在高温高压的条件下才能发生。地球上无法提供像太阳上这么高的压力，只有靠提高温度来实现核聚变。这就要求温度要达到上亿度。如何才能达到这样的温度，又要用什么样的容器或者方式来为核聚变戴上“紧箍咒”约束这种温度呢？

目前，科学家通常用激光惯性约束和磁约束核聚变的方法来实现可控核聚变的约束。中国的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST就是磁约束核聚变超导装置。它的成功应用是受控热核聚变能研究的一个重大突破。

攻克可控核聚变仍有漫长艰难的路程需要人们去征服。但那属于人类共同的美好环境与前景，值得我们为之不懈努力！