聚變物理是研究原子核聚變的過程和原理以及觸發機制的物理學分支；聚變能源是隨著人類對清潔高效能源的追求的理想終極形態。聚變物理與聚變能源相輔相成，前者促進後者的發展，後者為前者提供研究的方向。

聚變物理是什麼？核聚變又是什麼？

聚變物理的出現與物理由宏觀到微觀的發展過程十分吻合，進入了原子的層面。聚變就是原子核（例如氘和氚）結合成較重原子核（例如氦）時放出巨大能量的的過程。人類目前對核聚變的研究只停留在不可控聚變的層面（氫彈的應用就是核聚變），可控核聚變還在研究當中。

聚變物理的質能方程

聚變可以分別為熱核聚變和冷核聚變，熱核聚變需要極高的溫度或超高壓，讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核（如氦），中子雖然質量比較大，但是由於中子不帶電，因此也能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來，大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放。冷核聚變是相對於熱核聚變提出的一個概念，一旦實現，能極大降低核聚變對外界環境和裝置效能的苛刻要求，也能使聚變更安全。

聚變的過程

什麼是聚變能源？能吃嗎？

聚變能源就是聚變物理學的一個重要應用。聚變能源就是利用在適當的能提供聚變所需的條件的容器（如託卡馬克）裡發生聚變反應的原子因為質量虧損發出的能量推動汽輪機從而獲得動能的新型能源。這可以說是人類理想能源的終極形態

因為其一地球上有無數的原子（氫原子的各種同位素），可以說一旦實現可控的核聚變，這種資源就取之不盡用之不竭了。

其二，核聚變不同於目前已經成熟的核裂變的方式，核裂變利用的是如鈾235之類的放射性元素，裂變過程會殘留許多核汙染的廢物，處理起來十分麻煩，一旦核電站出現事故，洩露的核汙染是全人類的災難，鈾235等原料在地球的儲量並不是很多，而且還受政治牽連。

受政治牽連的鈾235

但核聚變過程同樣釋放巨大能量（比裂變大的多），而且反應過程中幾乎不會產生放射性物質，終產物氦無毒無害，中間產物也沒有輻射物，即使有極少量中子幾乎也可以忽略不計，所以核聚變是零汙染的。

說得這麼好，核聚變目前應用了嗎？核電站不就是聚變嗎？

核電站用的原理是裂變，鈾裂變在核電廠最常見，加熱後鈾原子放出2到4箇中子，中子再去撞擊其它原子，從而形成鏈式反應而自發裂變。因為人類掌握了並能創造出核裂變的條件。

但是其缺點還是明顯的，就是尚未大範圍可控，人們無法掌握這種反應，一旦反應溫度低於臨界值，反應即刻終止。核聚變所需的溫度非常高，大約是太陽表面溫度（1500萬度，太陽內部的超高壓為聚變提供了有力條件）的3到10倍。

人類目前能達到這種超高溫條件的手段有兩種：

鐳射束（利用超高功率的鐳射聚焦，得到超高溫度，這個辦法的難點就是對鐳射器要求非常高；目前人類實驗室的強鐳射功率距離達到理想溫度還有一定距離，而且使用一次後需要很長的時間間隔，才能產生第二次強鐳射，要實現連續的可控核聚變還行不通）。

粒子束（帶電粒子（等離子體）在磁場中受洛倫茲力的作用而繞著磁力線運動，因而在與磁力線垂直的方向上就被約束住了。同時，等離子體也被電磁場加熱，從而達到理想的溫度。其中的代表裝置就是磁約束裝置：託卡馬克）。這些技術手段要麼尚未達到所需溫度，要麼價格昂貴，可控程度僅限於實驗室範圍，遠遠未達到商用水平。

極具未來科技感的託卡馬克

核聚變是人類能源CROWN上的一顆明珠，要實現核聚變的完全可控，實現人類能源利用的最終安全高效，取之不盡用之不竭的理想，需要各種學科的共同合作（其中最重要的就是電磁學，聚變物理學還有工程學），需要眾多物理學家的共同努力。只有這樣，人類才能最終掌握核聚變的說明書，掌握它的奧秘鑰匙。

往期專業文章：像粉絲們介紹一下我自己，我來自top2大學的工程物理系。

利用核聚變作為武器，它比裂變武器更清潔而且破壞力更大。作為能量源，它除了同質量能產生更多的能量外，還有聚變材料儲量更大，目前的困難是可控核聚變技術仍然是世界難題

核聚變就是比如兩個氫原子聚變城更重的氦從而引發巨大能量，它的能量可以為人類帶來巨大能源，當然如果變成戰爭就是氫彈嘿