從根本上而言，可控核聚變的困難在於克服原子核之間的靜電排斥力。

為了解釋這個論點，我們需要明白核聚變與核裂變之間的區別。就基本原理而言，核聚變跟核裂變都是核反應，由於核反應前後的質量不同（核反應後的質量低於核反應前的），就會放出大量的能量，放出的能量等於核反應前後的質量差（稱為質量虧損）乘以光速的平方。這是狹義相對論告訴我們的。但是，為什麼核裂變在常溫常壓下就可以發生，核聚變卻需要高溫高壓呢？

原因在於，核裂變是一個原子核內部的反應。比如說一個核裂變反應要放出一箇中子，那麼這個中子需要翻越原子核內部的一個勢壘，好比不斷地在嘗試“越獄”。如果翻過去了，這個中子就釋放出來了。如果沒翻過去，那麼這個中子這次越獄的嘗試就沒有成功，還在原子核裡面關著。在一個給定的時刻，中子越獄成功的機率是一個定值。這裡的關鍵在於，溫度和壓強都跟原子核內部的狀態沒有關係。因此如果核裂變能發生，那麼它在常溫常壓下就能發生。如果不能發生，那麼你把溫度、壓強加到再高也沒用。因此，核裂變的反應堆並不需要高溫高壓，只要堆積足夠多的核燃料，就會自發地發生鏈式反應，就可以發電了。

在另外一邊，核聚變卻不是一個原子核能夠完成的反應，而是至少要有兩個原子核聚合，形成新的更大的原子核。原子核是由質子和中子構成的，中子不帶電，質子帶正電，因此原子核之間都有靜電的排斥力。兩個原子核離得越近，排斥力越大。因此，在普通的狀態下，核聚變根本不會發生。雖然我們知道兩個D核（重氫）可以聚變成He核（即阿爾法粒子），但平時我們並不會看到重水自發地變成氦。

為了讓原子核有機會克服巨大的靜電排斥力，碰撞到一起，就需要讓原子核運動得足夠快，這就是高溫。或者讓它們只在非常狹小的空間裡運動，這就是高壓。

在越小的空間裡運動得越劇烈，兩個原子核克服靜電排斥達到聚變距離的可能性就越大。好比原子核是一群宅男宅女，宅在家裡是沒有前途的，要找到物件就必須出去跟人接觸，相親的誠意越高、次數越多，才越有機會脫單。

高溫和高壓的效果在一定程度上可以互換。在太陽中心，由於壓強高達2000億個大氣壓，所以“只需要”1500萬度的“低溫”就可以把氫聚合成氦。但在地球上，由於壓強達不到那麼高，所以得把溫度提高到上億度才行。

太陽

10剋核聚變燃料就能滿足人類一整年的能源需求，而核燃料氕氘在大海里多的是，上百億上千億噸。你沒看錯，只需要10克，透過核聚變就可以滿足全人類一年所有的能源需要。核聚變不難，難得是可控！

前端時間，一則不起眼的新聞引發了世界的轟動，美國歐洲都紛紛表示極大的關注：

近日，中國科學院等離子研究所宣佈，中國的超導託卡馬克裝置"東方超環（EAST）"在全球首次實現了百秒以上的穩態高約束執行模式（相當於穩定"燃燒"了上百秒）。這是一件足以寫入人類歷史的事情，"東方超環"今天的成就，標誌著人類向掌握可控核聚變能的目標又邁進了一大步。

只持續了上百秒，就轟動了全世界，是不是有點誇張。這一點不誇張，我們取之不盡用之不竭太陽，就是透過核聚變給我們提供能量：

核聚變產生得條件：把氕氘氚加熱到等離子態就可以了——就是把原子給熱到電子質子全部分離。這溫度也不高——上億度！

就問你一個問題：1億攝氏度的東西，你用什麼裝？記住，這可不是造氫彈，你只管炸，不管收放自如。

太陽內部在2000億個大氣壓下，只需要1500萬攝氏度就可以實現核聚變，但是在正常大氣壓下要達到上億攝氏度才可以引發核聚變了！

可控核聚變的難度在於如何開啟和停止核聚變；核聚變的反應條件之一就是——瞬間達到上億攝氏度的溫度觸發核聚變。

氫彈是用核彈引爆的，也就是說氫彈裡面有一顆小核彈，核彈先爆炸產生的熱量引發核聚變使得氫彈爆炸。那麼問題來了：

1、可控核聚變用什麼來引燃核聚變，你不可能用核彈吧！那就不可控了！

2、用什麼來裝載這麼高溫度的核聚變反應原料，地球上任何一種材料也扛不住上億攝氏度的高溫。

第一個聰明的人類發明了鐳射，用鐳射加熱反應原料，觸發核聚變，雖然目前技術難度還很大，但是已經逐漸攻克了。

第二個，聰明的人類發明了一個超導託卡馬克裝置，用電磁力把上億度的高速離子變成環形運動的離子束，用洛倫茲力約束，從而達到儲存的效果。

但是兩者結合在一起就尷尬了，如何引燃高速離子，加熱的時候需要靜止，控制需要高速。一旦引燃如何讓它轉起來是個大問題。

為何全球都在投入研究核聚變：

第一，無限能源。根據愛因斯坦相對論：E=mc^2，E為能量，m為轉化為能量的質量，C為光速，常數值為3億米/秒，平方後得出來能量是天量。核聚變產生的能量巨大，不是其他任何能源能夠比擬的，例如10克氘足夠全人類一整年的能源需求。當今全球的第一大能源是——石油，石油號稱工業的血液。沒了石油（能源）所有的鋼鐵機械都是廢鐵。為了爭奪能源，美國直接不要臉的在中東打各個小國家，其目的就是為了爭奪石油定價權。我們國家的石油航路被美國深深的威脅，在90年代經常被美國敲詐威脅。而且經常被迫買高價石油。

對於能源稀缺的國家，照明都是一大問題。電能依賴水能、風能、太陽能，但是主要力量還是依靠化石能源（煤炭、石油）等。中國也是大力建設水電站、核電站後，才解決了電荒問題，否則城市的路燈不會亮、你家裡的電器也會被拉閘限電而無法使用。

石油美元對全球的吸血，因為石油用美元結算。這是美元作為全球貨幣的基礎，美國經常透過抬高油價、濫發美元進行吸血；比如你給美國100億美元的商品，拿了100億美元，當時油價50快1桶，美國透過操縱石油價格，變成100塊1桶，你就不明不白的少1億桶石油，美國透過濫發美元變相吸走了你手裡50億美元價值的東西。

如果有了可控核聚變，能源將不再受制於外部，擁有無限能源後將會擺脫石油的約束，進而擺脫石油美元，避免了石油美元對我們的吸血。

第二，清潔能源。不同於裂變會產生放射性核廢料，核聚變無輻射廢料產生。氫得同位素氕氘氚（不懂得要回初中好好學學化學了），氕氘在聚合的過程種產生一個氦原子，同時損失一箇中子的質量轉化為純能。

核聚變可謂是純天然，綠色無汙染，沒有汙染的廢料產生，沒有放射性危害。

氚

這個要說一說，這玩意很貴，因為地球上存量很少很少。但是是一個有價無市的東西，一克氚的價格是30萬美元。氚的半衰期為12~26年，在核聚變過程中可以在重水反應堆種獲得，美國弄了這麼多年，終於弄了60斤（30kg）。

但是，人們發現了一個便宜的方法——用鋰的同位素，鋰6和鋰7，在一箇中子的轟擊下，會分裂為一個氚和一個氦。

看似人畜無害的氫，一旦在核聚變種運用，產生出的能量將是天量計算，一旦有了可控核聚變，人類可以大規模建立太空城，殖民火星等等。關鍵是——我們能不能掌握開啟和結束的開關。

答：可控核聚變，需要把聚變材料束縛在裝置內，使之達到上億度的溫度，然後發生聚變反應釋放能量，並且實現穩定輸出。

目前實現可控核聚變的方式有兩種，一是超強鐳射束進行能量聚焦，二是託卡馬克裝置。

鐳射方面美國的技術最先進，但還是遠遠達不到商用可控核聚變的程度，該技術需要使用盡可能多的鐳射束，把能量聚焦到一個點上，每個方位的能量輸入不能有偏差，這點難度就非常高，而且強鐳射對光學裝置的要求極高。

而託卡馬克裝置，在技術上穩步進展，國際上已經能實現輸出能量大於輸入能量的水平，中國的“人造太陽”也達到了較高的水平。

但是託卡馬克裝置還存在很多技術瓶頸，距離商用還有很長的距離，比如以下兩個難點：

第一壁

可控核聚變主要用到氘核與氚核聚變，反應方程式為：

3H+2H→4He+n，ΔE=14.6MeV;

原子在高溫下將成為等離子態，利用磁場可以把原子核與電子分離出來，等離子電漿在託卡馬克裝置中被束縛；但是反應產物中子不帶電，高能中子會頻繁撞擊內壁，造成內壁物質不可逆轉的改變。

雖然等離子體被磁場束縛，但是內壁溫度還高達1000℃，在等離子體解體時，內部溫度高達3000℃；如果沒有應對這種極端條件的材料，頻繁更換內壁將是很麻煩的事。

超導材料

託卡馬克裝置的關鍵，就是需要利用超導體來製造強磁場，磁場越強束縛高溫等離子體的能力越強，目前的超導材料需要在130K溫度附近實現。

一邊上億度的超高溫等離子體，一邊需要保持零下100多攝氏度的超導體，如何把兩個系統長時間放到一起穩定執行是一大難點，而且核聚變的中子無法100%隔離，高能中子還會損害超導線圈。

目前期望的解決途徑，就是常溫超導體，利用常溫超導體能大大降低超導系統的複雜程度，但是常溫超導體的研製，還沒有突破性進展。

核聚變是兩個較輕的原子核聚合成為一個較重的原子核的過程，這個過程中會伴隨著釋放出巨大的能量，這種典型的反應，在太陽上已經進行了50億年。

自然界中最容易實現的核聚變反應就是氫的同位素——氘和氚的聚變，這也是太陽上面進行的核聚變的原理。一直以來，人類都渴望掌握可控核聚變技術，因為核聚變相對於核裂變來說，不僅產能效率更高，而且更加清潔，核聚變是真正的清潔能源。可控核聚變也被稱之為人造太陽，因為太陽發光發熱的原理就是核聚變。

人類最早認識到核聚變的巨大潛力是從氫彈爆炸開始的，傳統的原子彈，TNT當量最多幾百萬噸，但是氫彈就不同了，理論上可以無限。氫彈被髮明的時候，有科學家就想能不能製造一個裝置，讓氫彈爆炸能夠緩慢進行，然後能夠持續穩定輸出能量，這一設想，實在是很美好的，但是實施起來的難度卻很大。

既然說到了可控，那麼就必須想一種方法讓能量穩定輸出，讓反應緩慢穩定進行才行。但是說起來容易做起來難，真正想要讓能量穩定輸出，是非常困難的事。首先一點就是反應的條件，要知道氫彈爆炸和原子彈爆炸不一樣，原子彈爆炸可以直接用普通炸藥引爆，但是如果是用普通炸藥的話，無法滿足氫彈爆炸的條件，所以氫彈是用原子彈引爆的，而原子彈則是用普通炸藥引爆，可見氫彈的反應條件比原子彈要苛刻得多。。

一般來說，核聚變反應發生的溫度在上億攝氏度，所以這樣一來怎麼加熱就是第一個要解決的問題。上個世紀前蘇聯的專家就想到了用鐳射加熱核物質的方法，但是往往一個鐳射不足以滿足熱量供應，所以都是用多個鐳射對著一點加熱，但是與此同時另外一個難點擺在了面前，那就是必須保證各個方向受到的熱輻射都是一樣的，這也是一個不小的挑戰。

加熱的方法有了，又來了一個難題，那就是這麼熱的東西，該用什麼東西盛放才行呢？實際上地球上沒有任何物質能夠承受如此高的溫度，所以科學家們就想出了一個用磁場約束等離子體的方法，就是讓高溫等離子體不與容器直接接觸，這樣實現的是一種變相約束。這些問題都解決了，但是還不夠，因為如果不能穩定持續執行的話，前面做得再好也沒有用，目前看來，能夠穩定執行一兩分鐘並且持續輸出能量已經是很不錯了。

之所以會這樣，那是因為一旦溫度過高的話，電子就會從原子中脫離出來，物質的第四態就會明顯，也就是常說的等離子體。問題就出在等離子體身上，問題在於雖然我們都知道約束等離子體的各種基本方程，但是實際上等離子體的各種行為往往是不了捉摸的，我們所做的只能是近似計算而已，所以可能是我們這個時代的數學工具約束了我們。目前看來，可控核聚變的實現還在很久以後，不過相信人類一定可以解決這一難題的。

人類和平利用原子能已經半個多世紀了，但是一直侷限在可控核裂變階段，更加強大且安全的可控核聚變技術遲遲沒有突破

宇宙中的恆星就是天然的可控核聚變反應堆，它們都是用自身巨大的質量讓核心變成高溫高壓環境，進而讓氫元素髮生核聚變反應，我們的太陽核心達到了1500萬攝氏度，壓強是地球的2000億倍。

可控核聚變所需的氘在地球的海洋中就能提取出來，總量為40萬億噸的氘如果全部用來可控核聚變，那麼產生的能量足夠人類“揮霍”上百億年，可以從根本上解決能源危機和環境汙染問題，因此世界各國對可控核聚變的研究一直都十分重視，但現在也只能將可控核聚變反應維持幾百秒。

中國的可控核聚變研究是走在世界前列的，按照目前的進度來看2050年左右就能實現大的突破，本世紀末期就有可能實現商業化應用，但在此之前我們還是要說一下可控核聚變技術遇到的難處。

目前的技術難點主要是如何長時間保持上億度的超高溫，因為我們在地球上無法制造出2000億個大氣壓的極端環境，因此在地球上實現可控核聚變需要的溫度要比太陽核心的1500萬度高的多。

可控核聚變形成了上億度的等離子體，現在我們用磁約束來“遮蔽”它，但維持可控核聚變的託卡馬克裝置外壁仍然要忍耐2000℃到3000℃的高溫，如果沒有耐高溫的新材料被研發出來，可控核聚變就只能停留在小規模實驗階段。

可以這麼說，人工可控核聚變反應，可以研究它，但是不要指望它能以後有什麼實際的用途，永遠停留在理論上的機率要大大高於實用。

我來通俗地介紹一下可控核聚變技術吧：

一、先說什麼是核裂變：根據愛因斯坦的質能方程，質量和能量可以相互轉化，因此要獲得大量的能量，就只需要讓一部分質量消失就OK了，而質量消失有兩種常用途徑，一種就是使用加速器把一箇中子加速到很高的速度，然後讓這個中子去把另一個原子核撞碎，這時你會發現，碎掉的這些原子核加起來的總質量，少於原來的那個完整的原子核，在原子核碎掉的同時，消失的這些質量變成了大量的能量，人們把這種物理反應稱之為核裂變，核裂變也就是原子彈和現在核電站的主要反應原理。

二、再說什麼是核聚變：人們覺得核裂變還不過癮，因此又透過把兩個原子核都加速到很高的速度，然後讓它們撞到一起，這時你會發現，這兩個原子核都沒有碎，而是抱在了一起，成為了一個新的原子核，但是同樣的情況發生了，更多的質量消失，同時也產生出了更多的能量，人們把這種反應稱之為核聚變，也就是氫彈的主要反應原理。

三、可控核聚變難在哪裡：要讓兩個原子核撞成一塊，這需要十分苛刻的條件，比如氫彈的核聚變反應，就是透過引爆原子彈所產生的高溫高壓條件來達到的，不過這個反應的時間很短，不容易控制反應的有序進行，因此除了帶來毀滅外，暫時還不能為人們提供更多的服務，而要達到可控核聚變，就必須同時達到以下三個條件：一是長期維持上億度的高溫反應條件，二是需要較高的密度（參與反應的原子核數量要儘量多），第三個條件是反應的持續時間要很長（也就是自持地反應下去），這三個條件也被稱為“聚變三重積”，形象的比喻就是：要用高溫把人逼成瘋子，讓瘋子失去理智地滿世界高速奔跑，同時也要讓這樣的瘋子儘可能的多，這樣這些瘋子之間撞到一起的機率才會大的多，同時也要不斷地補充瘋子，讓這些瘋子奔跑相撞的時間長期維持下去，這樣這些瘋子碰撞的次數才會更多。

四、怎麼實現可控核聚變：要實現可控核聚變，首先要解決維持上億度的高溫反應的容器，地球上的任何材料都受不了（比如鋼鐵一千多度就熔化了），因此科學家們就只有透過磁約束，讓高溫反應在真空中進行，這樣就不用與高溫直接接觸了，因此容器的問題就解決了;然後就是讓核聚變透過鏈式反應的方法自動維持下去，這就需要不斷地補充“燃料”，而比如“氚”這些原料的價格每公斤都要上億人民幣，因此要想讓可控核裂變進行下去，就必須解決原材料的來源問題，後來科學家們發現用中子照射鋰6可以得到這些“氚”，因此“燃料”的問題也解決了，然後是投資收益比的問題，也就是我用於核裂變反應的能量，必須遠遠小於核裂變反應後產生的能量，這樣我才有得賺，不然就不叫商業化，因此採用什麼工藝的問題，最常用的是托克馬克，而托克馬克實驗堆要想穩賺不賠，就需要做得更大，反應空間那個環也要做得更扁才行。

五、目前中國可控核聚變技術怎麼樣：因為要想穩賺不賠，甚至大賺特賺，就必須把托克馬克實驗堆做得特別大，這就涉及到美刀的問題，各個國家小打小鬧都搞不出什麼名堂，因此全世界主要的幾個可控核聚變玩家就湊在一起，共同出資在法國建了一個國際堆（ITER），但是參與的人多了，扯皮問題也就成了家常慣飯，這就導致這個超級先進的國際實驗堆進度感人，效率低下，鑑於此，我們中國就在我們家裡又搞了一個比國際實驗堆更先進的核聚變反應堆CFETR，因此從目前國際局勢來看，美國早已經在可控核聚變技術方面出局了（當年技術路線跑偏了，看不起托克馬克，個人跑去玩打靶，玩到最後才發現打靶沒前途，可再回頭已是百年身，再也追不上其它國家的研究步伐了），俄印歐日韓處於第二梯隊，總體技術水平馬馬虎虎還可以，而我們中國在可控核聚變方面已經是領先級的玩家了，保守計劃，中國2050年就能實現可控核聚變技術的商業化執行。

最大的難點在於超強磁場束縛高溫等離子體！導致能量益增出現很大問題！再者就是裝置實驗還行如果一旦商用以目前技術需要不停的換“爐子”！

沒有理解根本沒有核聚變一說，一切都只是衰變，氚衰變到氫的過程，釋放2箇中子態去平衡2個氫的約束，也就是2個氘的慣性，能量都只是副產品，你想要多少?