人造小太阳是什么，真像太阳吗？人类未来有能力造出太阳吗？

这是一个网络上很多人疑惑的问题，而且还真有人问人类是否能制造出太阳。诸如此类的问题不少，本文正是基于回答网友类似问题。

首先说明，“人造小太阳”与“制造太阳”完全不是一码事。

未来人类能不能控制太阳这么大的能量，现在还无法知道。但如果想要制造出一个真正的太阳，那就真的是不知天高地厚，痴人说梦了。

有这种幻想的人大概是受了“人造小太阳”这种说法误导。一些媒体和科研机构常常将某些实验叫做“人造小太阳”，而一些对科学常识了解不都的网友，又没有或不愿去认真去了解这个所谓“小太阳”是咋回事，就以为真的是在做一个悬在空中发光发热的“太阳”，只不过是比真正的太阳小一些而已。

其实所谓的“人造小太阳”与太阳的外形完全风马牛不相及，只是模仿太阳的燃烧机制，取得能源的一种方式，是“可控核聚变”的代名词而已。何谓可控核聚变？就是让核聚变能够在人为控制状态下缓慢持续地进行，源源不断地释放能量，就像核电站一样，让这种能源造福人类社会。

而迄今为止，人造核聚变还是不可控的，这就是氢弹，“轰”的一下就炸没了，威力虽大，但除了军事上利用，对于民间社会几乎没有什么作用。

核能利用的两种方式：“核裂变”和“核聚变”。

1945年，美国在广岛投下了第一颗原子弹，然后又在长崎投下了第二颗原子弹。这就是利用核裂变原理，瞬间释放了巨大能量。这两颗原子弹爆炸的打击，直接导致了日本无条件投降，同时也惊醒了世人，让人们看到了核能的巨大威力。

核裂变原理，是通过中子轰击重原子核（现在主要用铀核或钚核），让原子核分裂成两个或多个较小的原子核，分裂过程中会损失部分质量，这些质量就转化为能量。

原子弹的核能是瞬间释放，因此被称为不可控核裂变。后来人们通过各种技术，制造出各种各样的核反应堆，让这种裂变过程可控地缓慢释放，并根据这些技术建设了核电厂或核动力舰船等，可控核裂变技术就造福人类社会了。

核聚变原理则相反，是通过一定条件将两个或数个较轻的原子核（现在主要用氢的同位素氘或氚），融合（聚合）成一个较重的原子核，在这个聚合过程中也会损失部分质量，转化释放出巨大能量。氢弹就是不可控核聚变的瞬间释放，而可控核聚变就是让这种聚合过程缓慢持续地进行，产生的能量可以用于发电或形成动力，从而造福社会。

核能与石化燃料的效率比较。

经典物理学认为质量与能量是两码事，互不相干。爱因斯坦发现并创立的质能方程，揭示了质量与能量当量等价关系，让人类对物质本质认识有了石破天惊的重大进步。

质能方程表达式为：E=MC^2，这里的E表示能量，M表示质量，C为光速。这个公式表述出，任何有质量的物体本身都蕴藏着巨大能量，能量大小是与质量成正比的，是可以等价互换的。只要有能力把这些质量“挤压”出来，就能得到巨大能量。

人类对能源的利用从最简单的柴草，到煤炭，再到石油，是一步步从低级到高级的过程，但本质上没有多大变化。因为这些能源的取得都是通过燃烧这种化学反应获得，而燃烧转化出的能量效率极低。根据1吨煤可以发电3333度计算，如按照爱因斯坦质能方程计算，其质能转化率只达到约0.000000013%，也就是1吨煤只有约0.00013g质量真正的转化为能量。

核能的发现是人类从化学能源向核能利用的升级过程，是人类文明的提升。而通过核反应得到的能量，完全符合爱因斯坦质能方程，得到的能量与核反应过程发生的质量亏损完全一致。理论上核裂变发生的质量亏损约为0.13%，也就是1kg100%的核燃料，可以转化出约1.3g质量的能量，按照质能方程计算，这个能量达到117万亿J（焦耳）。

每度电能量相当3600000J，1kg核燃料通过核裂变得到的能量相当于3250万度电。

为啥要搞核聚变？

首先是因为核聚变的质能转化率可达到0.7%，也就是说比核裂变效率要高5.38倍。这样1kg核聚变燃料，理论上就可以得到1.75亿度电的能量。

其次，核聚变是最清洁环保的能源。核裂变会产生放射性同位素，主要有碘-131、铯-137、锶-90、钚-239等，这些物质对人体和生物会产生严重危害，因此在利用中控制污染比较困难，弄不好就会带给人类灾难。如前苏联的切尔诺贝利核电站和日本福岛核电站的泄漏，就给环境和人类社会带来重大灾难后果。

而核聚变不产生放射性废物，没有任何污染，是最清洁和高效而又安全的能源。

第三，核聚变材料遍地都是，按人类目前文明层次来看，可以说是取之不尽用之不竭。如海水里就可以提炼出核聚变所需的氘，每升海水提炼出的氘所含能量，相当于300升汽油。我们想想1升海水就可以让你的汽车跑几百公里，地球上的海水有多少？够人类用多少年？

月球上发现的氦-3，是核聚变的优质材料，据对月球氦-3储量估算，全部开采出来够人类用于发电1万年。在未来人类科技水平达到月球开采能力时，这些氦-3一定会得到利用。

现在，人类还只是掌握了不可控核聚变，即氢弹，可控核聚变还在试验中，虽然取得了不少进展，但距离推上社会商业化运用还任重道远。

可控核聚变为啥称为“人造小太阳”？

这是因为太阳发光发热的能量就是来自核聚变。太阳的质量为1.989*10^30kg，其核心在巨大质量引力作用下，压力达到3000亿倍地球海平面大气压，温度达到1500万度。在这样的高温高压下，太阳核心每时每刻都在发生着氢核聚变，就是由4个氢原子核聚变成一个氦原子核，其中有0.7%的质量亏损转化为能量。而太阳每秒钟有6亿吨的氢发射热核反应，就能够释放出420万吨质量的能量，这些能量以电磁辐射的方式，发射到太空。

地球就是瓜分了太阳约22亿分之一的电磁辐射能量，相当1000多万座三峡大坝发电总量，这些能量孕育和养育了万物。而所谓“人造小太阳”就是利用太阳核聚变原理，在地球上制造出核聚变条件，并且能够控制能量缓慢地释放。

由于地球上难以制造出太阳核心那么大的压力，因此要实现可持续核聚变就只能提升温度，现在的试验是把温度提升到1亿℃，才能够让核聚变自发持续进行。

这就是人们把可控核聚变称为“人造小太阳”的原因，只是借用太阳核聚变原理和高温，称呼称呼罢了，实际上在试验现场，只能看到一个设备，通过监视设备看到等离子体在设备里发出耀眼光芒的样子。（上面视频就是2016年监测到的托卡马克装置内部高温等离子体形成过程）

但人造核聚变这个“小太阳”与真正的太阳相比，这个“小”简直是小得可以忽略不计了。要知道太阳体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，即便地球全部成为核聚变装置，这个“小”也是差距太大了，丢到太阳里恐怕连个泡泡也不会冒，因为一个太阳黑子都有若干个地球大。

因此，一些人由“人造小太阳”而联想到要制造出真正的太阳，这是一个“痴人说梦”都说不出的想法，是源于对这类事物和常识的不了解不理解，才会产生这样奇怪的想法。

可控核聚变的难点主要有哪些？

可控核聚变比可控核裂变难多了，这个难主要就是核聚变温度达到1亿℃，如何约束好这么高温度，并且让其持续缓慢地进行。何谓约束？就是如何将这种高温控制在一个范围，让它既不要乱跑，又不要熄火。

那么用什么材料制成的容器来盛装1亿度高温的等离子体呢？在地球上，迄今发现熔点最高的单质金属是钨，熔点为3410℃；非金属为碳，熔点为3850℃；合金为铪合金（Ta4HfC5)，熔点可达4400℃。何谓熔点，就是到了这个温度，物质就会被融化为液体了，温度再高点就被气化了。

而可控核聚变等离子体温度不是几千度，也不是几万度几十万度几千万度，而是1亿度。有什么物质能够让约束这1亿度高温的核聚变等离子体，让它老老实实呆在一个空间里，发着光和热，为人类服务呢？

地球上任何有形的物质都无法做到，只有设法制造无形的“场”来困住这些带电的等离子体了。这些场包括重力场、磁力场、惯性力场。也就是将超高温等离子体约束在这些“场”里，让它不触碰到任何设备或容器的壁。这些约束方法就叫作重力约束、磁力约束、惯性约束。

太阳核聚变能够在核心稳定持续不断地进行，利用的就是引力（重力）约束，地球上无法实现这种重力约束，只有另辟蹊径。现在人类正在试验的核聚变，主要采取磁约束。现在比较通用的磁约束装置是一种叫托卡马克的装置。

这是一种环形容器，通过真空室、线圈、磁力等装置，能够在设备内部环形空间制造出一个真空磁力阱，这样就可将核聚变高温等离子体约束设备中心一个很小真空磁力阱空间里，与设备体（壁）隔开。这种装置是前苏联在上世纪50年代发明，中国建设在合肥的EAST全超导托卡马克装置，是在传统托卡马克装置基础上改进的一种更高效装置。

约束住了这些超高温等离子体，还要它们能够持续不断进行聚变反应，并且让核聚变反应输出的功率大于输入的功率。否则，人们只是采用强大的功率来激发核聚变，而输出的功率还不如输入功率，岂不是得不偿失，瞎子点灯白费蜡？

目前可控核聚变研究进展。

总的一句话是进展缓慢。可控核聚变进行实验试验几十年了，花费了无数的人力财力物力，还一直无法脱离实验室走向实际应用。不过在这方面，中国走在了世界前列。

在目前的试验中，已经实现了点火达到1亿度高温，也能够约束和输出功率，只不过时间很短。中国的EAST装置于2010年9月28日首次成功实现了高温等离子体放电，持续时间接近3秒，获得电流200千安。

到现在，中国的EAST装置已经开展实验96000多次，先后获得了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，电子温度1亿℃20秒等离子体运行的成果，目前正在向1亿℃持续燃烧100秒的目标冲刺，据称，这些成果都在世界同行中处于领先地位。

目前，可控核聚变除了采用磁约束，惯性约束的实验也在不断进行中。据科技日报2014年10月17日报道，美国老牌军工巨头洛克希德马丁公司宣称，正在开发的一种旨在小型化的核聚变技术取得技术性突破，这种技术有望在未来10年内，实现将核聚变反应堆安装在汽车上。

看来，可控核聚变技术从理论上已经成熟了，但要推上社会商业化广泛运用，还有很长的路要走，有人认为这个过程还至少需要30年。不管多少年，我相信这项技术一定能够成功，这是人类从石化文明走向核能文明的跨越，是人类文明实现整体升级的必由之路。

结论：可控核聚变只是利用太阳核聚变的原理，人类能源利用的一次升级，与所谓制造出真正的太阳风马牛不相及。

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