深瞳丨“人造太阳”照亮地球还要多久？

　　随着核聚变研究的不断深入，我国很多相关技术获得突破。在科技创新越来越需要协同作战的今天，发挥新型举国体制优势，更有耐力、能长期投入的“国家队”和更灵活、试错成本更低的民营企业发挥各自优势，密切合作，推动形成良好创新生态。

　　核聚变领域又获重要突破。

　　有史以来第一次，人类实现了核聚变反应的净能量增益——北京时间12月13日23时，美国能源部宣布，其下属劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的一个团队12月5日在国家点火设施（以下简称NIF）进行了历史上第一次可控核聚变实验，实现了“核聚变点火”，该反应产生的能量超过所消耗的能量，获得了“能量净增益”（Q＞1）。

　　伦敦帝国理工学院惯性聚变研究中心联合主任杰里米·奇滕登（Jeremy Chittenden）评价称，这是一件大事，但仅“相当于烧开10壶水”的水平，为了使这项技术能够发挥发电站的作用，还需要多得多的能源。

　　尽管因此欢呼人类离实现可控核聚变商用又进一大步还为时尚早，但该事件再次引发人们对核聚变的关注。

　　今年10月，我国新一代“人造太阳”托卡马克装置（HL-2M）等离子体电流突破100万安培（1兆安），创造了我国可控核聚变装置运行新纪录。

　　与此同时，核聚变工业协会（FIA）一项统计显示，全球有超过30家公司正在致力于实现核聚变的商业化，目前这些公司已共计获得了超过50亿美元的融资。

　　持续的重大技术突破，日益活跃的资本活动，“人造太阳”持续升温。这一次，“人类距离实现可控核聚变永远还有30年”的段子会被改写吗？

　　终极能源不易得

　　核聚变被称为清洁能源的“圣杯”。它是模仿太阳的原理，使两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核，结合期间释放出大量能量。与化石能源相比，核聚变反应不排放二氧化碳，与目前广泛应用的核能（核裂变）相比，核聚变既不会产生核废料，辐射也极小。

　　如果能够制造一个“人造太阳”用来发电，人类就能够彻底实现能源自由。

　　上世纪末，国际能源署给能源领域的2000个科学家发了一份调查问卷，其中一个问题是“人类的终极能源是什么”。最终，约20%的人写了“可再生能源”，剩下近80%的回答，都是“核聚变”。

　　但这条路不好走。

　　在核裂变的方向上，人类研究出了原子弹；在核聚变的方向上，氢弹得以诞生。原子弹试爆成功9年后，人类就掌控了核裂变的能量，并用于发电。而人类自1952年第一颗氢弹试爆成功开始，就踏上了可控核聚变的研究之路，可直到70年后的今天，依然无法掌控这种巨大的能量之源。

　　难在“可控”二字。具体来说，科学家需要在实验室环境内创造出像太阳那样的极高温、高压的环境，才能让燃料加热到离子化产生聚变。如何让等离子体加热到1亿度呢？地球上最耐热的金属几千度就熔化了，用什么容器能将核聚变几万个几千度的等离子体“装住”？又如何让这高温的等离子体发出电来呢？这些都是可控核聚变需要解决的难题。

　　因为太难，在科学家们的预言中，距离实现可控核聚变永远“还要30年”。

　　各国都在“种太阳”

　　困难从不是科学家停止探索的理由。

　　20世纪中叶，苏联科学家研制出了一种利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器。这种名为托卡马克的装置，为可控核聚变技术的突破打开了一扇大门。

　　同一时期，物理学家将爱因斯坦的“受激辐射”理论变成现实，激光出现了。这一重大发明有力推动了相关技术的发展，也使可控核聚变研究有了一种新手段——惯性约束核聚变。

　　目前，磁约束核聚变与惯性约束核聚变被认为是实现可控核聚变的两种重要方式。磁约束核聚变这一路线的主攻方向是以国际热核聚变实验堆（ITER）和欧洲联合环状反应堆（JET）为代表的托卡马克装置。NIF则是基于惯性约束核聚变原理的代表装置之一。

　　从全世界范围看，磁约束是实现可控核聚变更主流的方案。“种太阳”，托卡马克装置被寄予厚望。

　　上世纪90年代，美欧日先后建成3个大的托卡马克装置，均实现在三五秒钟的时间内维持核聚变反应，且可重复。这意味着，科学上的可行性在实验中得到了验证。

　　国际热核聚变实验堆（ITER）是目前世界上最大的核聚变计划。图为ITER施工现场。中国国际核聚变能源计划执行中心供图