[科普中国]-核聚变能

核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下（如超高温和高压）,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。

核能分为核裂变能与核聚变能，前者已经被人类加以利用用来发电，而裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，不仅产生强大的辐射，伤害人体，放射性核废料的处理也一直是让人头疼的难题。与之相比，核聚变辐射极少，且核聚变燃料可以说是取之不尽，用之不竭。

核聚变是新能源，但核裂变不是新能源。

简介核聚变反应燃料是从海水中提炼的氢的同位素氘。每1升海水中所蕴含的氘如果提取出来，发生完全的聚变反应，能释放相当于300升汽油燃烧时释放的能量。以此推算，根据目前世界能源消耗水平和海水存量，核聚变能可供人类使用数亿年，甚至数十亿年。

1991年11月9日，欧洲的科学家在英国首次成功地进行了实验室里的受控热核聚变反应试验，从而揭开了核聚变能利用的序幕。核能是指由原子核的链式反应所产生的能量。它有两种来源：一种是由重原子核裂变释放出来的；一种是由轻原子核聚变产生出来的。核聚变是两个或两个以上的较轻原子核（如氢的两种重同位素氘和氚）在超高温等特定条件下聚合成一个较重的原子核时释放出巨大能量的反应。因为这种反应必须在极高的温度下才能进行，所以又叫热核反应。据计算。每千克核燃料完全裂变可以放出93.6万亿焦的热量，相当于3200吨标准煤燃烧放出的热量。而每千克热核聚变燃料聚变放出的热量是核裂变所释放能量的4倍。可见核聚变能是一种崭新的能源。

聚变原理核聚变能是模仿太阳的原理，使两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核并释放能量。1952年世界第一颗氢弹爆炸之后，人类制造核聚变反应成为现实，但那只是不可控制的瞬间爆炸。核聚变能试验装置实际上就是在磁容器中对氢的同位素氘和氚所发生的核聚变反应进行控制。

聚变反应核聚变反应是指在高温条件下，两个轻核以极高的热速度相互碰撞，发生核聚变，形成一个较重的原子核，并释放出能量。因必须在极高的压力、温度条件下，轻核才有足够的动能去克服静电斥力而发生持续的聚变，因此，聚变反应也称“热核聚变反应”或“热核反应”。

核聚变的原料主要是氢、氘和氚。氘、氚都是氢的同位素。核聚变是取得核能的重要途径之一。用核聚变原理造出来的氢弹是靠先爆发一颗核裂变原子弹而产生的高热，来触发核聚变起燃器，使氢弹得以爆炸。

实现可控核聚变的条件更苛刻。当两个带正电的球相互接近时，它们会互相排斥，只有使用更大的力才能使两者互相接近。可控核聚变也是这样，由于所有的原子核都带正电，当两个原子核越接近时，其静电斥力越大。为了使两个核发生聚变反应，必须使两个原子核的一方或双方有足够的能量，以克服它们之间的静电斥力。而核子之间的吸引力————核力是短程力，只有当两个原子核相互接近达到约万亿分之三毫米时，核力才能起作用。这时由于核力大于静电斥力，使两个原子聚合到一起，并放出巨大的能量。

前景与传统的化石能源相比，核聚变能具有清洁和易采集的特点。每一升水中约含有30毫克氘，通过聚变反应产生的能量相当于300升汽油的热能。地球上仅海水中就含有45万亿吨氘，足够人类使用上百亿年，比太阳的寿命还要长。万元熙代表说，由于核聚变能耗资巨大，技术难度超高，世界各国必须携手才能取得突破性进展。中国已正式加入由美国、欧洲、日本、韩国和印度等组成的国际合作项目，共同开发核聚变能反应堆。这一项目耗资100亿美元，中国投入价值40亿元人民币的自行研制的设备。

背景资料国际热核实验反应堆（ITER）计划也被称为“人造太阳”计划。1985年，在美、苏首脑的倡议和国际原子能机构（简称IAEA）的赞同下，重大国际科技合作计划ITER（即International Thermonuclear Experimental Reactor））得以确立，其目标是要建造一个可自持燃烧（即“点火”）的核聚变实验堆，验证聚变反应堆的工程可行性。

ITER计划独立于IAEA之外，最初由俄、日、美、欧四方共同承建。2003年2月，在俄罗斯圣彼得堡召开的“ITER第八次政府间谈判会”上，中国宣布作为全权独立成员加入该计划谈判。这意味着中国承诺承担ITER工程总造价46亿欧元的10%，并享受全部知识产权。

2006年5月24日在欧盟总部布鲁塞尔，中国、欧盟、美国、韩国、日本、俄罗斯和印度7方代表共同草签了《成立国际组织联合实施国际热核聚变反应堆（ITER）计划的协定》，这标志着ITER计划实质上进入了正式执行阶段，也标志着我国实质上参加了这一计划。

与国际空间站研究、欧洲加速器、人类基因组测序研究等项目一样，ITER计划也是一个大型的国际科技合作项目。它的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用核聚变能，从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程，因此意义和影响十分重大。

2015年巴黎气候变化大会帷幕落下，抵抗气候变化的协议顺利达成，近200个缔约方领着各自的任务回了国。除了通过政治倡议由上而下地促使全球迈向低温室气体排放时代，最根本的问题仍在于发挥科技力量找到人类可以持续利用的真正的绿色能源，核聚变能便是聚焦了科学界最多关注的新能源之一。

本词条内容贡献者为:

李炜炜 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心