在能源危機和全球變暖的背景下，受控熱核聚變無疑成為了未來能源的希望之光。作為清潔能源，核能不僅清潔環保，其可釋放的能量比傳統化石能源還要大幾百萬倍。中國核聚變研究走到哪一步了？為什麼核聚變裝置被稱為“人造太陽”？核聚變裝置研發過程中，遇到了哪些難點，科學家們又如何克服？
9月18日，“走近科研團隊，感受科技魅力”線上直播活動由中國科協科普部主辦，果殼、“書香中國•北京閱讀季”協辦，並得到北京廣播電視臺及中國科學院大氣物理研究所的共同支持。活動邀請了中核集團核工業西南物理研究院院博士科普團團長，法國原子能委員會磁約束核聚變研究中心、世界百強名校比利時根特大學雙博士王天博，中核集團核工業西南物理研究院院長助理、樂山基地黨委書記，成都理工大學工程技術學院黨委書記柯崎，中核集團核工業西南物理研究院博士科普團明星宣講員鄭雪。他們分別從自己的工作領域，為觀眾分享了人造太陽方面的知識。
什麼是人造太陽？
核聚變研究裝置之所以被稱為“人造太陽”，是因為太陽本身就是一座規模龐大的核聚變反應堆，而可控核聚變能源產生能量的原理與太陽發光發熱的原理是一樣的，因此也被人們稱之為“人造太陽”。所以“人造太陽”是利用核聚變的原理在我們地面上建造的一座核聚變反應裝置。
那什麼是核聚變，它又和核裂變有什麼區別呢？
核聚變是兩顆較小的原子核聚合在一起產生的核反應，而核裂變是由一顆較大的原子核分裂而產生的核反應。
大家知道世間萬物都是由許許多多的元素組成的，1869年俄國科學家門捷列夫，總結了當時人類所認識到的所有元素，按照其中的原子序數製成了人類歷史上的第一張元素週期表。
然而每一種元素的穩定性是不一樣的，其中最穩定的原子序數為26，也就是熟知的鐵元素。其中比鐵元素原子序數小的元素原子核有相互聚合的趨勢，而比鐵元素原子序數大的元素原子核有分裂的趨勢，這兩種反應都符合勢能向更低的方向演化，並且損失掉了一部分質量的特徵，因此都可以釋放出巨大的原子能量。這個能量有多麼巨大呢？這位愛吐舌頭的老先生愛因斯坦告訴了我們，E=mC2。其中C是光速，一點點的質量虧損所轉化的能量都大的驚人。
圖 | 中核集團核工業西南物理研究所
可以看出，與核裂變相比，核聚變反應所產生的核子平均質量虧損更多，也就意味著，同樣多質量的核反應物中，核聚變反應所產生的能量比核聚變更多，燃料所蘊含的能量密度也更高。如果可以將如此巨大的能量和平並且合理地利用起來，將會是一件多麼吸引人的事情啊。然而，目前人類所掌握的核能可控利用方式只有核裂變一種方式，也就是說大家所見所聞的核電站都是以核裂變的原理建立起來的。
為什麼核聚變的能源在地球上取之不竭？
一種能源之所以取之不盡用之不竭，是因為它的燃料儲量十分豐富，核聚變能源所需要的主要原料包括氘、氚和鋰，都是可以從海水中獲取的，而地球表面70%以上的面積是海水覆蓋的。據估算，以人類目前每年能源消耗需求來看，海水中的核聚變燃料可以供人類使用70萬年。
作者：王天博、柯崎、鄭雪
編輯：範可鑫、劉天昊、小米、皓銘
排版：凝音
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