要了解可控核聚變的難度，先要說清楚可控核聚變的原理。

核聚變，顧名思義就是原子核與原子核聚合在一起產生能量。用學術上的話講，就是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核，並釋放出能量的過程。要讓兩個原子核聚合，需要達到兩個條件，難點也在這兩個條件：

一是需要極高的溫度。足夠高到讓作為反應體的混合氣體被加熱到等離子狀態，讓電子脫離原子核的束縛、讓原子核能自由運動，使得原子核之間能發生直接接觸。達到這個狀態，需要大約10萬攝氏度的溫度。

二是需要極快的速度。原子核與原子核是相互排斥的，要讓它們聚合，就必須克服相互之間的強大斥力，這就需要原子核以極快的速度執行。得到這個速度，還是需要溫度，用極高的溫度使分子作熱運動，讓原子核能實現相互碰撞，進而產生核聚變，釋放大量能量。這個時候，就不再需要外來能源的加熱了，核聚變自身產生的溫度已經足夠使得原子核繼續發生聚變，然後源源不斷釋放巨量能量。

歸根結底，可控核聚變的產生和結果都是在溫度或者說能量上。先期給予較大的能量，使聚變裝置的溫度達到十萬甚至上億的溫度，促使核聚變產生；核聚變一旦產生，就會在高溫下執行，用自身產生的溫度促使核聚變持續發生，進而源源不斷產生能量，這個能量就是我們所需要的。

這個能量有三大特點，足以讓人類擺脫能源的束縛，所以會對人類產生深遠的影響。

一是無汙染。核聚變不會產生核裂變所出現的長期和高水平核輻射，不產生核廢料，當然也不產生溫室氣體，所以基本不汙染環境，其原理根太陽一樣，這也是為什麼現在流行的托克馬克核聚變裝置，比如中國的環流器二號，被稱為“人造太陽”的原因。

二是無限量。眾所周知，核裂變需要鈾，這種金屬在地球上儲量有限；而核聚變所需的反應原料主要是氘原子和氚原子，它們在地球上非常豐富，主要儲存在海水中，足夠人類用上上百億年，可以說是無窮無盡。

三是低成本。可以預見的是，一旦核聚變實現大規模商用，由於原料的廣泛易獲取，沒有化石燃料的開採、運輸、轉化等費用，除了前期建廠和運維成本外，其它成本幾乎沒有，所以成本極低，人類將會徹底解決能源危機，想用就用。因此，上世紀因為爭奪石油而爆發的海灣戰爭、科索沃戰爭等“能源戰爭”將再也不會發生！

說難非常難，說不難也不難，機理和實施方案最少二套以上，中國合肥用的是鐳射起動方案，最大難點是特殊材料的獲取和超高精度加工裝置的獲得，這二方面能突破，可控聚變小型化、實用化就不難了。中國要多培養多學科集一身的科學家，例如：計算計專家、化學家，特殊材料專家、物理學家、裝置設計專家，、、、、、、。

這個影響可就大了去了，可控核聚變所需要的燃料氘大量存在於自然界的普通水中，生成燃料氚的鋰在自然界中也分佈廣泛。還有氦3也可以作為原料，但氦3地球儲量稀少而月球儲量豐富。而前兩種原料就很好獲得，比提煉鈾容易多了，成本就低多了。而且不像核裂變反應後有汙染物，產生的能量也要比核裂變大的多。最重要的前兩種核聚變材料地球儲量太豐富了！足夠提供人類上億年的消耗！所以人類在也不會為發電而發愁了。

但是要誘發核聚變的條件太難了，需要溫度上幾億度，拿什麼容器來裝就是個大問題，現在都是靠“托克馬克裝置” 產生環形磁場來束縛高溫等離子體。可是還是抗不住啊，咱們國家在這方面還是比較領先的，目前已經能扛住在5000萬度高溫下101秒了。但裡達到聚變的條件還有很遠的距離呢。這是全球都在研究的任務。能決絕整個人類未來的能源危機！

設想一下:未來核聚變反應堆象移動基站一樣的分佈，所有的耗能裝置，大至汽車高鐵、小至電燈電腦，全部象手機一樣接入核聚變反應堆提供的無線供電網路，能源成本幾乎可以忽略不計，石油、煤炭、天燃氣、發電廠、輸電線什麼的統統淘汰，海水大規模淡化泵入沙漠，隨心所欲的控制氣候不在話下，飛船搭載核聚變反應堆，在源源不絕的強勁動力推動下進入宇宙深處。總之，能源能創造一切，就像太陽創造了我們現在所擁有的一切！人類將真正實現能源利用的自由，世界再沒有為爭奪能源引發的戰爭，人類經濟基礎、上層建築、生活方式、科學技術在能源革命推動下將發生翻天覆地的變化。可控核聚變的意義將超越3次工業革命，比肩火的使用對人類文明的推動作用。從此，人類將真正進入一級行星文明，並向恆星文明邁進！

筆者在電力行業幹了20多年了，在這個事情上有一定的發言權，我們就來分析一下可控核聚變研發成功並投入商業執行後對世界的改變。

核聚變是指將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個很輕的核（或粒子）的一種核反應形式。不可控的核聚變已經實現了，那就是氫彈。核聚變反應也是大家每天都能看到的，太陽就是透過核聚變反應釋放出大量的能量的。

圖：質子-質子鏈反應是太陽和比太陽輕的恆星產生能量的主要方式

圖：美國在比基尼環礁的氫彈核試，這是不可控的核聚變反應

可控核聚變就是控制核聚變反應的過程，按需輸出能量。可控核聚變反應的材料為氚和氘（氫的同位素），按目前的能源需求，海水中的氘可滿足人類上百億年的能源需求。而地球再過10億年就不再適應人類生存了（太陽的光度每過10億年增加10%），所以，可控核聚變是人類的終極能源。

圖：位於中國合肥的EAST

目前，可控核聚變已接近成功，據最新的訊息，有望在20年內實現這一目標。

要讓核聚變反應進行就必須使兩個原子核的距離靠近到強相互作用力的作用範圍。強相互作用力表現為吸引力，這個力非常強大，但它的作用範圍非常的短（10∧-10～10∧-13米左右），只能在原子核的範圍內起作用。要使原子核靠近到這樣的程度（約10fm），一是需要強大的壓力，二是需要極高的溫度（關於密度和壓強的必要條件就是勞森判據）。

在自然界，需要至少13個木星質量產生的萬有引力才能啟動最容易的氚-氘核聚變（褐矮星）。當然，目前人工條件下是不可能達到如此大壓力的。只有依靠提高溫度，使氚氘達到核聚變的條件，這個溫度需要上億度。這個問題已基本解決，利用高能鐳射就能辦到。

但是，上億度的溫度是任何容器都無法承受的，目前人類製造的材料最高只能經受4000多度的溫度。所以，科學家想了一個絕妙的辦法，利用電磁場將等離子體（高溫下的原子核脫去了電子）約束在空中。

圖：D型環的磁約束核聚變託卡馬克裝置是最有希望達成的受控融合設計

目前，最主要的技術難題已解決得七七八八，正在建設的世界上最大的實驗性託卡馬克反應堆為法國南部的國際熱核聚變實驗反應堆，2016年12月央視報導中國率先研製成功最核心的核聚變材料部件，也就是必須承受過太陽溫度的D型環內壁材質，高達每平方米4.7兆瓦熱量，由中核集團西南物理研究所研發，同月送往ITER工地測試。現階段許多託卡馬克裝置能產生核聚變反應但只有很短瞬間就必須關停避免機組毀滅，所以只有實驗研究價值沒有實用性，內壁材質是託卡馬克是否具有商用價值的關鍵，成為各國攻關的重點。

圖：國際熱核聚變實驗反應堆模型

由於可控核聚變幾乎可以為人類提供無窮無盡的清潔能源，它對世界的影響是巨大的。

首先，能源的分佈實現均衡化。能源再也不能最為某些國家限制和控制別國的武器。世界的政治格局將進一步的多極化。但石油作為化工產業的基礎原材料並不會退出歷史舞臺。

第二，人口增長造成的糧食供應緊張將得到解決。由於能源價格的相對下降，農產品價格的上漲，利用電燈提供光合作用的立體化農業工廠將變成一個賺錢的買賣，農業生產將不再受限於土地的多寡。

第三，由於化石能源退出市場，碳排放和汙染物排放將大大下降，霧霾將成為過去。

第四，星際移民將成為可能。在宇宙中，最常見的元素就是氫。可控核聚變裝置小型化以後，搭載該裝置的太空飛船將不再受到能源的限制，遠征星辰大海將成為可能。人類在其他星球上可以利用這種無窮無盡的能源對星球進行改造，以適應人類的生存。

圖：核聚變火箭的想象圖

圖：火星移民點想象圖