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核聚變(bian)反應(ying)指(zhi)在(zai)高溫、高壓(ya)和(he)高密(mi)度的條件下，兩個質量(liang)較小的原(yuan)子核結(jie)合(he)成質量(liang)較大的新核，反應(ying)的同時會(hui)釋(shi)放出巨大能量(liang)。

核聚變反應

例如，氘核和氚核在一定條件下（如超高(gao)溫、高(gao)壓(ya)）可以聚變(bian)為(wei)氦核，在發生(sheng)聚變(bian)反(fan)應(ying)的(de)(de)同時，會釋放出巨大能量。核聚變(bian)反(fan)應(ying)所產生(sheng)的(de)(de)能量比核裂變(bian)反(fan)應(ying)所產生(sheng)的(de)(de)能量更大。太陽內(nei)部(bu)連續進行著(zhu)氫(qing)聚變(bian)成氦的(de)(de)過程(cheng)，它的(de)(de)光和熱就是由這種不斷的(de)(de)核聚變(bian)反(fan)應(ying)產生(sheng)的(de)(de)。

核聚變的應用

主要(yao)有(you)軍(jun)事用途(tu)（不(bu)受控(kong)制(zhi)的核聚(ju)變(bian)(bian)）和(he)民用發電（受控(kong)核聚(ju)變(bian)(bian)）兩種。人(ren)類已經可以實現不(bu)受控(kong)制(zhi)的核聚(ju)變(bian)(bian)，如氫(qing)彈的爆(bao)炸。但是要(yao)想能量(liang)可被人(ren)類有(you)效利(li)用，必須能夠合理地控(kong)制(zhi)核聚(ju)變(bian)(bian)的速度(du)和(he)規模，實現持(chi)續、平(ping)穩(wen)的能量(liang)輸出(chu)。科學家正努力研究如何控(kong)制(zhi)核聚(ju)變(bian)(bian)。

（一）聚變電廠

為了(le)實現聚變(bian)的可控(kong)利用，科(ke)學家進行了(le)多種嘗(chang)試(shi)，這些研究包括(kuo)：

（1）托(tuo)(tuo)卡馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)(ke)(ke)：為實現(xian)磁力約束，需(xu)要(yao)一(yi)個能產生足夠強的(de)(de)(de)環(huan)(huan)形(xing)磁場的(de)(de)(de)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，這種裝(zhuang)置(zhi)(zhi)就被稱作(zuo)“托(tuo)(tuo)卡馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)(ke)(ke)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)”——TOKAMAK，即俄語中由“環(huan)(huan)形(xing)”、“真空”、“磁”、“線圈”單詞的(de)(de)(de)首字(zi)母(mu)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)縮(suo)寫(xie)。早(zao)在(zai)1954年(nian)，在(zai)原蘇(su)聯(lian)(lian)庫爾恰托(tuo)(tuo)夫原子能研究所建(jian)成(cheng)了世界(jie)上(shang)(shang)第一(yi)個托(tuo)(tuo)卡馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)(ke)(ke)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。當時的(de)(de)(de)托(tuo)(tuo)卡馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)(ke)(ke)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)是個很(hen)不穩定的(de)(de)(de)東西，搞(gao)了十(shi)幾年(nian)，也(ye)沒有(you)得到(dao)能量(liang)輸出(chu)，直到(dao)1970年(nian)，蘇(su)聯(lian)(lian)才在(zai)改進(jin)了很(hen)多次的(de)(de)(de)托(tuo)(tuo)卡馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)(ke)(ke)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)上(shang)(shang)第一(yi)次獲(huo)得了實際的(de)(de)(de)能量(liang)輸出(chu)，這使(shi)得全世界(jie)看到(dao)了希望，紛紛建(jian)設起自(zi)己的(de)(de)(de)大型(xing)托(tuo)(tuo)卡馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)(ke)(ke)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，歐(ou)洲建(jian)設了聯(lian)(lian)合環(huan)(huan)-JET，蘇(su)聯(lian)(lian)建(jian)設了T20，日本的(de)(de)(de)JT-60和美國的(de)(de)(de)TFTR（托(tuo)(tuo)卡馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)(ke)(ke)聚變(bian)實驗(yan)反應器的(de)(de)(de)縮(suo)寫(xie)）。中國也(ye)不例外，在(zai)70年(nian)代就建(jian)設了數個實驗(yan)托(tuo)(tuo)卡馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)(ke)(ke)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)——環(huan)(huan)流(liu)一(yi)號（HL-1）和CT-6，后來又(you)建(jian)設了HT-6，HT-6B，以(yi)及改建(jian)了HL1M，新建(jian)了環(huan)(huan)流(liu)二號。此外，在(zai)建(jian)的(de)(de)(de)還有(you)德國的(de)(de)(de)螺旋石-7，規模比EAST大，但是技術水(shui)平差不多。

（2）ITER：2005年正式確定的國(guo)際合作項目(mu)(mu)ITER，也就是國(guo)際熱核(he)實驗反應堆的縮(suo)寫，地(di)點在法國(guo)的卡達拉(la)奇，這個項目(mu)(mu)從(cong)1985年開始，由(you)蘇聯、美國(guo)、日(ri)本和歐盟(meng)共同提出，目(mu)(mu)的是建立第一個試驗用的聚變(bian)反應堆。

（3）EAST：EAST位于(yu)中國合肥，超托(tuo)(tuo)卡(ka)馬(ma)(ma)克(ke)反應體部分(fen)，唯一(yi)(yi)(yi)能給ITER提(ti)(ti)供(gong)實驗(yan)數據(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)裝置，它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構和應用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術與規劃中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)ITER完全(quan)一(yi)(yi)(yi)樣，沒有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)僅僅是(shi)換能部分(fen)。EAST解決了幾個(ge)重(zhong)要問(wen)題：第(di)(di)一(yi)(yi)(yi)次采用(yong)了非圓(yuan)形(xing)(xing)垂直截面，目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)在不增加環形(xing)(xing)直徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前提(ti)(ti)下增加反應體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)體積，提(ti)(ti)高磁(ci)場效率。第(di)(di)一(yi)(yi)(yi)次全(quan)部采用(yong)了液(ye)氦(hai)(hai)無損(sun)(sun)耗(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超導體系(xi)。液(ye)氦(hai)(hai)是(shi)很貴的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，只有(you)(you)在線圈材料上下工夫，盡量(liang)(liang)少用(yong)液(ye)氦(hai)(hai)，同時讓(rang)液(ye)氦(hai)(hai)可以(yi)循環使用(yong)，盡量(liang)(liang)減少損(sun)(sun)耗(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統才可能投入使用(yong)。此(ci)外，EAST還是(shi)世界上第(di)(di)一(yi)(yi)(yi)個(ge)具有(you)(you)主動冷卻結(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)托(tuo)(tuo)卡(ka)馬(ma)(ma)克(ke)，它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)第(di)(di)一(yi)(yi)(yi)壁(bi)是(shi)主動冷卻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，連接的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)一(yi)(yi)(yi)個(ge)大型(xing)冷卻塔(ta)，它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷卻水可以(yi)保證在長(chang)時間運行后將反應產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)帶(dai)走，維持系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度平衡(heng)，一(yi)(yi)(yi)方(fang)面是(shi)為(wei)真正實現穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)受(shou)控聚(ju)變(bian)邁(mai)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要一(yi)(yi)(yi)步，另一(yi)(yi)(yi)方(fang)面也是(shi)工程化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要標志(zhi)——冷卻塔(ta)換成汽(qi)輪機是(shi)可以(yi)發電的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。從某種意義上，它(ta)(ta)就是(shi)ITER主反應體大約1/4的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)原型(xing)實驗(yan)裝置。

（二）氫彈

氫(qing)(qing)彈是(shi)利用(yong)原子(zi)(zi)彈爆炸的(de)(de)能(neng)量(liang)點燃(ran)氫(qing)(qing)的(de)(de)同位素(su)氘(dao)、氚等質量(liang)較輕的(de)(de)原子(zi)(zi)的(de)(de)原子(zi)(zi)核(he)發生核(he)聚變(bian)反(fan)應（熱(re)核(he)反(fan)應）并瞬時釋放出巨大(da)能(neng)量(liang)的(de)(de)核(he)武器，又稱聚變(bian)彈、熱(re)核(he)彈、熱(re)核(he)武器。氫(qing)(qing)彈的(de)(de)殺傷(shang)破壞(huai)(huai)因(yin)素(su)與(yu)原子(zi)(zi)彈相(xiang)同，但威(wei)力比原子(zi)(zi)彈大(da)得多。原子(zi)(zi)彈的(de)(de)威(wei)力通常為幾(ji)百(bai)至幾(ji)萬噸(dun)級TNT當(dang)量(liang)，氫(qing)(qing)彈的(de)(de)威(wei)力則可(ke)(ke)大(da)至幾(ji)千萬噸(dun)級TNT當(dang)量(liang)。還可(ke)(ke)通過設計(ji)增(zeng)強(qiang)或(huo)減弱其(qi)某(mou)些殺傷(shang)破壞(huai)(huai)因(yin)素(su)，其(qi)戰術技術性能(neng)比原子(zi)(zi)彈更(geng)好，用(yong)途(tu)也更(geng)廣泛，其(qi)爆炸中(zhong)心溫度可(ke)(ke)達3.5億攝氏度，遠遠高于太陽中(zhong)心溫度（約(yue)1 500萬攝氏度）。

1967年6月17日中國(guo)自行設計、制造(zao)的第一顆(ke)氫彈在中國(guo)西部(bu)地(di)區上(shang)空試(shi)爆(bao)成功(gong)，震驚(jing)世界的蘑菇云(yun)異(yi)常(chang)炫目耀(yao)眼。氫彈的爆(bao)炸成功(gong)，使(shi)中國(guo)真(zhen)正跨入(ru)核大(da)國(guo)的行列。

第一(yi)(yi)顆氫彈(dan)的(de)(de)爆炸成(cheng)功，是中國(guo)(guo)核武(wu)器(qi)發展(zhan)史(shi)上的(de)(de)又一(yi)(yi)次飛躍。它對于加(jia)強中國(guo)(guo)的(de)(de)國(guo)(guo)防(fang)能力有(you)著極其重要的(de)(de)現實意義。中國(guo)(guo)擁有(you)了(le)氫彈(dan)，對于提(ti)高中國(guo)(guo)的(de)(de)國(guo)(guo)際地位，維(wei)護(hu)世(shi)界和(he)平和(he)第三(san)世(shi)界國(guo)(guo)家的(de)(de)利益，有(you)著戰略性(xing)的(de)(de)作用。

第一(yi)顆氫(qing)彈爆炸成功后，中國政府再(zai)次鄭重聲明：“中國進行必要的(de)有限(xian)制的(de)核(he)(he)試驗，發展核(he)(he)武(wu)器，完全(quan)是為了防御(yu)。其最終目(mu)(mu)的(de)是為了消滅核(he)(he)武(wu)器。我們(men)再(zai)一(yi)次鄭重宣布(bu)，在任何(he)時(shi)候，任何(he)情況下，中國都不會首先使用核(he)(he)武(wu)器。我們(men)說的(de)話，從來是算(suan)數的(de)。中國人(ren)(ren)民(min)和中國政府將一(yi)如既往地繼續同全(quan)世界一(yi)切愛好(hao)和平的(de)人(ren)(ren)民(min)和國家一(yi)道(dao)，共(gong)同努力，堅(jian)持(chi)斗爭，為完全(quan)禁止和徹底銷(xiao)毀核(he)(he)武(wu)器的(de)崇高(gao)目(mu)(mu)標(biao)而(er)奮斗！”

未來發展方向

聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)應(ying)用主要(yao)(yao)(yao)是核武器，和(he)(he)裂變(bian)(bian)(bian)一樣，和(he)(he)平(ping)利用聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)發電是科(ke)學家正在(zai)努力的(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)。裂變(bian)(bian)(bian)堆的(de)(de)(de)核燃料有限，而且廢物(wu)處(chu)置(zhi)問(wen)(wen)題相(xiang)當麻(ma)煩，相(xiang)比(bi)核裂變(bian)(bian)(bian)，核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)幾(ji)乎不(bu)會帶來放(fang)射性污染等環境問(wen)(wen)題，而且其原料可(ke)(ke)直接取(qu)自海水中的(de)(de)(de)氘(dao)，來源幾(ji)乎取(qu)之不(bu)盡，是認識到(dao)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)以最終解(jie)決(jue)人類(lei)社會能(neng)(neng)源問(wen)(wen)題和(he)(he)環境問(wen)(wen)題、推動人類(lei)社會可(ke)(ke)持續(xu)發展(zhan)的(de)(de)(de)重要(yao)(yao)(yao)途徑之一。氘(dao)—氚聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)反(fan)應(ying)將釋(shi)放(fang)巨大(da)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量，一升海水中含30毫克氘(dao)，通(tong)過聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)反(fan)應(ying)可(ke)(ke)釋(shi)放(fang)出的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量相(xiang)當于300多升汽油(you)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量。要(yao)(yao)(yao)實現(xian)持續(xu)的(de)(de)(de)輕核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)反(fan)應(ying)，要(yao)(yao)(yao)求相(xiang)當苛刻，必(bi)須在(zai)超高溫和(he)(he)高壓的(de)(de)(de)情況(kuang)下發生(sheng)，而且伴隨著巨大(da)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量釋(shi)放(fang)，溫度可(ke)(ke)達上(shang)億攝(she)氏度，幾(ji)乎沒有任何材料可(ke)(ke)以承受。人類(lei)已經實現(xian)不(bu)受控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)，如(ru)氫彈(dan)的(de)(de)(de)爆炸，但要(yao)(yao)(yao)想有效利用核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)釋(shi)放(fang)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量，必(bi)須合(he)理控(kong)制(zhi)核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)速度和(he)(he)規模(mo)，實現(xian)持續(xu)、平(ping)穩的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量輸出。為了(le)早日能(neng)(neng)夠實現(xian)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)控(kong)釋(shi)放(fang)，科(ke)學家進行了(le)很多嘗試，提出了(le)很多種解(jie)決(jue)方(fang)法。

（一(yi)）磁(ci)約束型(xing)核聚變

磁(ci)約(yue)束(shu)(shu)型(xing)聚(ju)變(bian)反(fan)應堆是(shi)用(yong)特(te)殊(shu)形(xing)(xing)(xing)態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場把氘、氚等輕(qing)原(yuan)(yuan)子(zi)核(he)(he)(he)(he)和(he)自由電(dian)子(zi)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)、處于熱(re)(re)核(he)(he)(he)(he)反(fan)應狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超高溫等離子(zi)體約(yue)束(shu)(shu)在(zai)有(you)限的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)體積內(nei)，使它受控制地發(fa)生(sheng)大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)變(bian)反(fan)應，釋放(fang)出(chu)原(yuan)(yuan)子(zi)核(he)(he)(he)(he)所蘊藏(zang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量。磁(ci)約(yue)束(shu)(shu)熱(re)(re)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)變(bian)是(shi)當前(qian)開發(fa)聚(ju)變(bian)能(neng)(neng)源中(zhong)最(zui)有(you)希望(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)途徑，在(zai)受控核(he)(he)(he)(he)聚(ju)變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)探索方面(mian)，已提出(chu)了許多種磁(ci)約(yue)束(shu)(shu)途徑，其中(zhong)環形(xing)(xing)(xing)磁(ci)約(yue)束(shu)(shu)裝置（托卡(ka)馬(ma)克(ke)(ke)）是(shi)各個實驗(yan)(yan)方案中(zhong)最(zui)成(cheng)功的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)。托卡(ka)馬(ma)克(ke)(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)央(yang)是(shi)一個環形(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)真空室(shi)，外面(mian)纏繞著線圈，在(zai)通電(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou)托卡(ka)馬(ma)克(ke)(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)會產生(sheng)巨大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)螺旋(xuan)形(xing)(xing)(xing)磁(ci)場，將(jiang)其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)等離子(zi)體加熱(re)(re)到(dao)很高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)，以達到(dao)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。中(zhong)科院(yuan)等離子(zi)體所的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)EAST采(cai)用(yong)世界上第一個非圓截面(mian)全(quan)超導托卡(ka)馬(ma)克(ke)(ke)，西南物理研(yan)究院(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)國環流器一號以及(ji)國際熱(re)(re)核(he)(he)(he)(he)聚(ju)變(bian)實驗(yan)(yan)堆（ITER）計劃也(ye)都采(cai)用(yong)托卡(ka)馬(ma)克(ke)(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)理實現聚(ju)變(bian)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)控釋放(fang)。磁(ci)約(yue)束(shu)(shu)設(she)備比較(jiao)大(da)，但反(fan)應持續性(xing)能(neng)(neng)好，不需(xu)(xu)要反(fan)復點火(huo)，適合(he)作為核(he)(he)(he)(he)電(dian)廠、大(da)型(xing)船舶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)供電(dian)系(xi)統，但其缺(que)點在(zai)于開關火(huo)性(xing)能(neng)(neng)不佳，靈(ling)活(huo)度(du)不夠(gou)，而且(qie)維持強磁(ci)場所需(xu)(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)能(neng)(neng)成(cheng)本也(ye)不低(di)。

（二(er)）慣性約(yue)束型核(he)聚變

慣(guan)性(xing)(xing)(xing)約(yue)(yue)(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)核(he)聚變(bian)(bian)是把幾毫克的(de)氘和氚的(de)混合氣(qi)體(ti)或固體(ti)，裝(zhuang)(zhuang)入直徑約(yue)(yue)(yue)幾毫米的(de)小(xiao)球內。從外面均勻射入激光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)或粒子束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，球面因(yin)吸收能量而(er)向(xiang)外蒸發(fa)，受它的(de)反作(zuo)用，球面內層向(xiang)內擠壓（由于(yu)粒子的(de)慣(guan)性(xing)(xing)(xing)作(zuo)用形成(cheng)反作(zuo)用力，靠它使氣(qi)體(ti)約(yue)(yue)(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，所(suo)以稱為(wei)慣(guan)性(xing)(xing)(xing)約(yue)(yue)(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)），小(xiao)球內氣(qi)體(ti)受擠壓而(er)壓力升高(gao)，并伴隨著溫度的(de)急劇升高(gao)。當溫度達到所(suo)需(xu)(xu)要(yao)的(de)點火(huo)溫度（大(da)概需(xu)(xu)要(yao)幾十億(yi)攝氏(shi)度）時，小(xiao)球內氣(qi)體(ti)便發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)爆炸，并產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)大(da)量熱能。這種爆炸過程時間很(hen)短，只有幾個皮秒（1皮秒等于(yu)1萬億(yi)分之一秒）。如(ru)每秒鐘(zhong)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)三四次這樣(yang)的(de)爆炸并且(qie)連續不斷地進行下去，所(suo)釋(shi)放出的(de)能量就(jiu)相當于(yu)百萬千瓦級的(de)發(fa)電(dian)站。慣(guan)性(xing)(xing)(xing)約(yue)(yue)(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)中激光(guang)(guang)約(yue)(yue)(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)技(ji)術(shu)最為(wei)成(cheng)熟，這主要(yao)是因(yin)為(wei)激光(guang)(guang)技(ji)術(shu)能產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)聚焦良好(hao)的(de)能量巨大(da)的(de)脈(mo)沖(chong)光(guang)(guang)束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，因(yin)此我國的(de)神(shen)光(guang)(guang)裝(zhuang)(zhuang)置以及美國的(de)國家(jia)點火(huo)裝(zhuang)(zhuang)置都采用這種核(he)聚變(bian)(bian)約(yue)(yue)(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)形式(shi)。另外，中國工程物理研究院研制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)Z箍(gu)縮驅動(dong)聚變(bian)(bian)技(ji)術(shu)也(ye)(ye)屬于(yu)慣(guan)性(xing)(xing)(xing)約(yue)(yue)(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，它是利用脈(mo)沖(chong)功率技(ji)術(shu)，創(chuang)造(zao)大(da)電(dian)流從金屬套筒（后(hou)變(bian)(bian)為(wei)等離子體(ti)）流過的(de)條件(jian)，產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)超強電(dian)磁內爆，使等離子體(ti)套筒獲得足(zu)夠的(de)內爆動(dong)能，然(ran)后(hou)與(yu)聚變(bian)(bian)靶(ba)丸相互作(zuo)用，把動(dong)能變(bian)(bian)為(wei)輻射能，近似球對稱低壓縮熱核(he)燃(ran)料，最終(zhong)實(shi)現大(da)規模的(de)熱核(he)聚變(bian)(bian)。慣(guan)性(xing)(xing)(xing)約(yue)(yue)(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)好(hao)處在于(yu)設備可以做小(xiao)，而(er)且(qie)開、關火(huo)控制(zhi)(zhi)(zhi)性(xing)(xing)(xing)能也(ye)(ye)比較好(hao)，適合在未來用于(yu)飛行器等領域，但其缺點是需(xu)(xu)要(yao)消(xiao)耗(hao)大(da)量能源產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)激光(guang)(guang)用來點火(huo)，而(er)且(qie)燃(ran)料靶(ba)丸制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)成(cheng)本也(ye)(ye)很(hen)高(gao)。

（三）聚裂變混合堆

聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)技術，包括進展(zhan)得比(bi)較快的(de)托卡馬(ma)克(ke)，為了獲得有益的(de)能(neng)量(liang)輸出，要求(qiu)聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)產生(sheng)的(de)能(neng)量(liang)，遠大于(yu)為創(chuang)造實現聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)條件而消(xiao)耗的(de)能(neng)量(liang)，距離(li)商業(ye)應(ying)用(yong)還有相當一(yi)(yi)段距離(li)。而聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)裂(lie)變(bian)(bian)(bian)混(hun)合(he)堆(dui)(dui)只要求(qiu)聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)產生(sheng)的(de)能(neng)量(liang)與消(xiao)耗的(de)能(neng)量(liang)差不多相等(deng)就可以(yi)了，因(yin)而它對(dui)聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)要求(qiu)比(bi)純聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)堆(dui)(dui)容易些，是(shi)實現聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)商業(ye)應(ying)用(yong)的(de)捷(jie)徑(jing)。所(suo)謂聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)裂(lie)變(bian)(bian)(bian)混(hun)合(he)堆(dui)(dui)就是(shi)利(li)用(yong)聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)反應(ying)產生(sheng)的(de)中(zhong)子，在(zai)聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)反應(ying)室外的(de)鈾-238、釷-232包層中(zhong)，生(sheng)產钚-239或鈾-233等(deng)核燃料，同(tong)時釋放出裂(lie)變(bian)(bian)(bian)能(neng)。從能(neng)量(liang)得失來看(kan)，聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)裂(lie)變(bian)(bian)(bian)混(hun)合(he)堆(dui)(dui)利(li)用(yong)裂(lie)變(bian)(bian)(bian)倍(bei)增了聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)，其值(zhi)可達一(yi)(yi)個數量(liang)級，因(yin)此聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)堆(dui)(dui)芯只要接近或達到(dao)能(neng)量(liang)得失相當，就有建造的(de)意義(yi)。在(zai)混(hun)合(he)堆(dui)(dui)中(zhong)，聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)要不斷加(jia)料才得以(yi)維(wei)持，而裂(lie)變(bian)(bian)(bian)處于(yu)次臨(lin)界(jie)狀態，不存在(zai)超臨(lin)界(jie)等(deng)安(an)全問題。當前一(yi)(yi)些大型托卡馬(ma)克(ke)裝置已達到(dao)混(hun)合(he)堆(dui)(dui)的(de)聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)堆(dui)(dui)芯要求(qiu)，而裂(lie)變(bian)(bian)(bian)是(shi)成熟技術可以(yi)直接采用(yong)。混(hun)合(he)堆(dui)(dui)減輕了對(dui)材料的(de)要求(qiu)，是(shi)純聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)堆(dui)(dui)商用(yong)的(de)過渡堆(dui)(dui)型。

（四）核爆聚變電廠(chang)

所(suo)謂核(he)(he)爆(bao)(bao)(bao)聚變電(dian)廠就是(shi)利用(yong)聚變裝(zhuang)置爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)釋(shi)放的(de)能(neng)量來(lai)發(fa)電(dian)，聚變裝(zhuang)置的(de)設(she)(she)計原(yuan)理(li)和(he)(he)(he)氫彈基本相同(tong)(tong)。由于核(he)(he)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)釋(shi)放的(de)能(neng)量是(shi)瞬間的(de)，而(er)且(qie)非常巨大(da)(da)，因此如何將(jiang)核(he)(he)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)的(de)能(neng)量安(an)(an)全地(di)轉(zhuan)化成可以利用(yong)的(de)熱能(neng)和(he)(he)(he)電(dian)能(neng)，技術(shu)難度非常大(da)(da)。在(zai)(zai)設(she)(she)想的(de)電(dian)廠當(dang)中，核(he)(he)裝(zhuang)置在(zai)(zai)一(yi)個(ge)巨大(da)(da)的(de)洞(dong)室(shi)中爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)，爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)之前往洞(dong)中噴液態金屬鈉(na)(na)，并使(shi)鈉(na)(na)在(zai)(zai)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)時刻在(zai)(zai)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)裝(zhuang)置的(de)周圍形成一(yi)定(ding)的(de)分布從(cong)而(er)大(da)(da)量吸收(shou)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)的(de)能(neng)量，同(tong)(tong)時還可以有效降低爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)沖擊對爆(bao)(bao)(bao)破洞(dong)壁的(de)作(zuo)用(yong)強度。爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)后，把加熱了的(de)鈉(na)(na)從(cong)洞(dong)中抽出，與電(dian)廠第二(er)回(hui)路(lu)形成熱交換，從(cong)而(er)發(fa)電(dian)。當(dang)然要實現核(he)(he)爆(bao)(bao)(bao)聚變電(dian)廠，還需要解決很多問題，例如核(he)(he)燃料(liao)的(de)生產和(he)(he)(he)回(hui)收(shou)問題、安(an)(an)全地(di)把核(he)(he)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)能(neng)轉(zhuan)換為(wei)熱能(neng)和(he)(he)(he)電(dian)能(neng)，同(tong)(tong)時還要大(da)(da)幅減(jian)少工程技術(shu)上的(de)難度。

除了以上幾種(zhong)利用(yong)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)能的(de)(de)(de)方式，科學家還研(yan)究了重力場約(yue)束(shu)型核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)、常溫核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)、L子催化(hua)核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)、超聲波核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)以及(ji)氣泡(pao)核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)等聚(ju)(ju)(ju)變(bian)方法，這(zhe)些都(dou)是人(ren)們(men)試圖實(shi)現核聚(ju)(ju)(ju)變(bian)受控(kong)，實(shi)現能量持續平穩輸出的(de)(de)(de)有力嘗試。希望能夠通過人(ren)們(men)的(de)(de)(de)不斷(duan)努力，讓我們(men)早日(ri)用(yong)上能量取之不盡用(yong)之不竭的(de)(de)(de)人(ren)造“小太陽”，從而在享受現代科技帶來的(de)(de)(de)舒(shu)適便利之時(shi)，又采用(yong)清(qing)潔、安全(quan)的(de)(de)(de)能源而不污(wu)染環(huan)境。

核聚變反應堆

實現受控熱核(he)反(fan)應(ying)(ying)，使人類掌握聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)能，是(shi)科(ke)學(xue)上(shang)的(de)(de)(de)一個(ge)重大(da)課題。輕核(he)的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)必須(xu)在(zai)高溫(wen)下(xia)才(cai)能有效地進行，溫(wen)度(du)越高，反(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)概率越大(da)。對于(yu)最容易實現聚(ju)(ju)(ju)合的(de)(de)(de)氘氚反(fan)應(ying)(ying)，也需要(yao)一億(yi)開(kai)以上(shang)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)條(tiao)(tiao)件(jian)，此時(shi)燃料(liao)（氘氚混合物）早已變(bian)(bian)(bian)成完(wan)全電離(li)的(de)(de)(de)物質(zhi)第(di)四態——由電子和(he)離(li)子組(zu)成的(de)(de)(de)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子體。為了產生足(zu)夠的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)能量(liang)以維持(chi)(chi)所(suo)需的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)，必須(xu)把這種等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子體足(zu)夠長時(shi)間地約束(shu)(shu)(shu)在(zai)特定的(de)(de)(de)空(kong)間區(qu)域內。太(tai)陽靠它的(de)(de)(de)強(qiang)引(yin)力場保持(chi)(chi)住大(da)部分燃料(liao)不(bu)至于(yu)飛(fei)散，地球上(shang)可(ke)用的(de)(de)(de)約束(shu)(shu)(shu)方法，有磁(ci)約束(shu)(shu)(shu)和(he)慣性約束(shu)(shu)(shu)兩種，均在(zai)實驗研究中。開(kai)發聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)能得難(nan)度(du)很(hen)大(da)，除了要(yao)達到自持(chi)(chi)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)反(fan)應(ying)(ying)所(suo)需的(de)(de)(de)密度(du)、溫(wen)度(du)和(he)能量(liang)約束(shu)(shu)(shu)諸條(tiao)(tiao)件(jian)以外，工程上(shang)的(de)(de)(de)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子體控制、耐輻照(zhao)材料(liao)、遠(yuan)距離(li)維修等(deng)(deng)(deng)(deng)問題尚(shang)需進行很(hen)多研究。

2006年11月21日。這是(shi)(shi)值得(de)記(ji)錄的日子。國際熱棱(leng)聚(ju)變(bian)實驗(yan)(yan)反(fan)應堆計(ji)劃(hua)(hua)協(xie)議在法國巴黎簽署。這是(shi)(shi)人類探索聚(ju)變(bian)能(neng)源開發的歷史性時刻。總投資100億歐(ou)元(yuan)，實驗(yan)(yan)室建(jian)在法國；這是(shi)(shi)一次(ci)大型(xing)國際合作，歐(ou)盟、中(zhong)國、美國、日本、韓國、俄(e)羅斯和(he)印度參加(jia)，成(cheng)果平等共享；計(ji)劃(hua)(hua)歷時35年（10年建(jian)成(cheng)，20年試驗(yan)(yan)運行，5年停運關閉）；計(ji)劃(hua)(hua)新建(jian)一座圓環型(xing)磁懸浮實驗(yan)(yan)室。把聚(ju)合反(fan)應堆置于其(qi)中(zhong)。該裝(zhuang)置可望在2020年完成(cheng)，預計(ji)到(dao)下(xia)半世紀可能(neng)實現聚(ju)變(bian)能(neng)商(shang)用示范裝(zhuang)置。

聚(ju)變(bian)(bian)能源比裂(lie)變(bian)(bian)反應堆(dui)的(de)(de)(de)(de)優(you)點是(shi)：（1）裂(lie)變(bian)(bian)核(he)燃料(liao)(liao)鈾和釷的(de)(de)(de)(de)儲量仍然(ran)有限，氘(dao)(dao)氚(chuan)聚(ju)變(bian)(bian)反應以海(hai)(hai)水中的(de)(de)(de)(de)氘(dao)(dao)為燃料(liao)(liao)，1L海(hai)(hai)水所(suo)含(han)的(de)(de)(de)(de)氘(dao)(dao)可釋放(fang)約7500MJ聚(ju)變(bian)(bian)能，相當(dang)于230L汽油(you)或250kg煤，可期望一(yi)勞永逸地解決能源資源問題(ti)；（2）聚(ju)變(bian)(bian)核(he)燃料(liao)(liao)價格便(bian)宜，可使(shi)(shi)發電成(cheng)本大(da)(da)大(da)(da)降(jiang)低，促進經(jing)濟的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)；（3）特(te)別安全，不(bu)會發生像(xiang)裂(lie)變(bian)(bian)反應堆(dui)超臨界或燃料(liao)(liao)融化等(deng)(deng)事故，也沒有裂(lie)變(bian)(bian)產(chan)物污(wu)(wu)染環境的(de)(de)(de)(de)問題(ti)；（4）放(fang)射(she)性(xing)廢(fei)物的(de)(de)(de)(de)數量大(da)(da)大(da)(da)減(jian)少，沒有長壽命放(fang)射(she)性(xing)核(he)素，較易處置；（5）有可能實現將(jiang)等(deng)(deng)離子體帶(dai)電粒子中的(de)(de)(de)(de)能量直接(jie)轉變(bian)(bian)為動(dong)力，其(qi)熱效率高(gao)達90%，使(shi)(shi)熱污(wu)(wu)染問題(ti)大(da)(da)為減(jian)輕(qing)。此外，如同(tong)裂(lie)變(bian)(bian)堆(dui)，它也不(bu)產(chan)生大(da)(da)氣污(wu)(wu)染，不(bu)排放(fang)溫室氣體。