近日，一則新聞引起了媒體的廣泛關(guān)注：我國(guó)聚變科學(xué)裝置“人造太陽(yáng)”取得重大突破，等離子體中心溫度首次達(dá)到一億攝氏度。這一億度可不是簡(jiǎn)單的一個(gè)數(shù)字，它是在多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)接近聚變電站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式所需要的物理?xiàng)l件的環(huán)境中首次實(shí)現(xiàn)的，也就意味著我們第一次可以更加真實(shí)的模擬未來(lái)商用聚變堆，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試是否會(huì)出現(xiàn)其他未知的物理或者工程問(wèn)題，為人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用核聚變清潔能源奠定重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

看到這個(gè)消息，想必大多數(shù)非聚變領(lǐng)域的吃瓜群眾會(huì)為國(guó)家感到自豪之余更會(huì)一頭霧水：聚變！什么意思？“人造太陽(yáng)”是個(gè)啥？等離子體？不懂！一億攝氏度，溫度挺高的吧……自認(rèn)為是聚變界一員的我，覺(jué)得有責(zé)任而且很有必要給大家細(xì)致入微的回答上述問(wèn)題。所以跟著我，走進(jìn)這個(gè)奇妙的聚變世界。

首先對(duì)聚變世界進(jìn)行一下分類(lèi)：自然界的聚變?nèi)Γ�包括大家所熟知的太�?yáng)以及其他恒星；人類(lèi)社會(huì)的聚變?nèi)�，又可分為邪惡的即以氫彈為代表的武器圈和正義的以聚變發(fā)電為重點(diǎn)的能源圈。這三個(gè)圈有個(gè)最為顯著的共性就是都是用聚變的方式釋放能量，聚變其實(shí)就是簡(jiǎn)單的將兩個(gè)很輕的原子核比如說(shuō)氫核擠在一塊然后變身成為氦，神奇的是生成的新的原子核的質(zhì)量比倆氫核質(zhì)量加起來(lái)要小，質(zhì)量去哪了呢？偉大的愛(ài)因斯坦解釋說(shuō)，質(zhì)量是可以轉(zhuǎn)化為能量滴，要是有興趣的話(huà)可以關(guān)注一下他的質(zhì)能方程。所以說(shuō)，聚變就釋放能量啦，而且這能量很大，所以太陽(yáng)才會(huì)溫度那么高，所以氫彈爆炸時(shí)會(huì)有人看到羅布泊上升起了第二個(gè)太陽(yáng)。這么大的能量要是可以為人類(lèi)所用，是不是就可以登上人類(lèi)巔峰了，從此吃喝不愁呢？是的，沒(méi)毛病。接下來(lái)就給大家分析為啥我們需要開(kāi)發(fā)這種能源——以聚變的形式來(lái)發(fā)電。

圖1 兩個(gè)原子核碰撞發(fā)生聚變

眾所周知，我們現(xiàn)在處在一個(gè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)代，而這完全得益于廣泛使用的化石能源，如石油、天然氣、煤炭等，可這些的儲(chǔ)量是有限的，據(jù)估算，以現(xiàn)在的消耗速度，石油還可以使用50年，天然氣可以用60年，煤炭可以用200年！要是能源消耗完了，工廠(chǎng)無(wú)法工作，商品無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)，科技無(wú)法進(jìn)步，那么我們就可以開(kāi)開(kāi)心心地體驗(yàn)古人的生活了，更加可怕的是，現(xiàn)在的多數(shù)中東戰(zhàn)爭(zhēng)都是由于化石能源的重新分配引起的，要是能源危機(jī)爆發(fā)的話(huà)，后果是什么，世界大戰(zhàn)？不敢想象……這個(gè)時(shí)候，大概會(huì)有人問(wèn)，不是還有風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能等等新能源嗎？那問(wèn)題是，沒(méi)有風(fēng)怎么辦，晚上怎么辦，離水源很遠(yuǎn)怎么辦，這些新能源功力太低，能量不大，受限制明顯，難堪大用。所以我們需要找一個(gè)原料充裕，能量夠高的能源解決此困境。聚變能，開(kāi)始登上歷史舞臺(tái)。

圖2 日益枯竭的化石能源

說(shuō)起聚變能，其實(shí)有一段很有趣的歷史，就是在20世紀(jì)五六十年代關(guān)于使用聚變能的方式的討論，有的科學(xué)家提議，氫彈既然可以釋放那么大能量，我們可以用它來(lái)改造地形啊，比如開(kāi)第二條蘇伊士運(yùn)河，拓寬巴拿馬運(yùn)河，有的科學(xué)家設(shè)想，可以用大量的環(huán)繞太陽(yáng)的衛(wèi)星組成一個(gè)球體直接獲得太陽(yáng)的聚變能，這也就是科幻界著名的設(shè)計(jì)“戴森球”�？茖W(xué)家的腦洞的確很大，但可惜這兩種方式一個(gè)假借利用氫彈造福人類(lèi)其實(shí)目的是軍備競(jìng)賽，另一個(gè)終究還是幻想。那怎么辦，人類(lèi)沒(méi)救了嗎？不，腦洞大開(kāi)的科學(xué)家們產(chǎn)生了大膽的想法：在地球上仿造一個(gè)太陽(yáng)！

圖3 可控核聚變需要類(lèi)似太陽(yáng)的環(huán)境

之前說(shuō)過(guò)，聚變能可以解決人類(lèi)的能源問(wèn)題，原因有二：首先聚變可以產(chǎn)生很大的能量，不信可以看看太陽(yáng)；其次，原料問(wèn)題，地球上目前可以用來(lái)進(jìn)行核聚變的原料是氫的同位素（氘、氚），氘在海水中儲(chǔ)量極為豐富，有45萬(wàn)億噸，而且一升海水中的氘聚變后可以提供300升汽油燃燒釋放的能量，所以地球上蘊(yùn)藏的聚變能夠人類(lèi)使用幾十億到幾百億年。是不是從此吃喝不愁，而且可以實(shí)現(xiàn)人類(lèi)永久的和平，想想都很激動(dòng)呢。那就趕緊種太陽(yáng)啊，等什么呢，怎么現(xiàn)在都沒(méi)聽(tīng)說(shuō)可以聚變發(fā)電了？
真正美好的東西，總不會(huì)讓人那么輕易地得到。