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核聚變反(fan)應指在高溫、高壓(ya)和高密度(du)的條件下，兩個質量(liang)較(jiao)小的原子(zi)核結(jie)合成質量(liang)較(jiao)大的新(xin)核，反(fan)應的同時(shi)會釋放(fang)出巨大能量(liang)。

核聚變反應

例如(ru)，氘核(he)(he)(he)和氚(chuan)核(he)(he)(he)在(zai)一定條件下（如(ru)超高(gao)溫(wen)、高(gao)壓）可以聚(ju)(ju)變(bian)為氦核(he)(he)(he)，在(zai)發生(sheng)(sheng)聚(ju)(ju)變(bian)反(fan)應(ying)的(de)(de)同時，會(hui)釋放出巨大能量。核(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)反(fan)應(ying)所產生(sheng)(sheng)的(de)(de)能量比核(he)(he)(he)裂(lie)變(bian)反(fan)應(ying)所產生(sheng)(sheng)的(de)(de)能量更大。太陽內部連(lian)續進行著氫聚(ju)(ju)變(bian)成氦的(de)(de)過程，它的(de)(de)光(guang)和熱就是由這種不(bu)斷的(de)(de)核(he)(he)(he)聚(ju)(ju)變(bian)反(fan)應(ying)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)。

核聚變的應用

主要有(you)軍事用途(tu)（不(bu)受(shou)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)核(he)聚變）和民(min)用發電(dian)（受(shou)控(kong)(kong)核(he)聚變）兩種。人類已經可以實現不(bu)受(shou)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)核(he)聚變，如氫彈的(de)爆炸(zha)。但是要想(xiang)能(neng)量(liang)(liang)可被人類有(you)效利(li)用，必須能(neng)夠合理地控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)核(he)聚變的(de)速度和規模(mo)，實現持(chi)續(xu)、平穩的(de)能(neng)量(liang)(liang)輸(shu)出。科學家正努(nu)力研(yan)究如何控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)核(he)聚變。

（一）聚變電廠

為了實現(xian)聚(ju)變(bian)的可控利(li)用，科學(xue)家進(jin)行(xing)了多種嘗試，這些(xie)研究包括(kuo)：

（1）托(tuo)卡(ka)(ka)馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)：為實(shi)(shi)現磁力約束(shu)，需要一個能(neng)產生足夠(gou)強的(de)(de)(de)環(huan)形磁場(chang)的(de)(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)，這(zhe)(zhe)種裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)就被(bei)稱作“托(tuo)卡(ka)(ka)馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)”——TOKAMAK，即(ji)俄語中由“環(huan)形”、“真空”、“磁”、“線圈”單詞的(de)(de)(de)首字母組成(cheng)的(de)(de)(de)縮寫。早(zao)在1954年，在原(yuan)蘇聯(lian)庫爾恰托(tuo)夫原(yuan)子能(neng)研究所建(jian)成(cheng)了(le)世界(jie)上第一個托(tuo)卡(ka)(ka)馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)。當時的(de)(de)(de)托(tuo)卡(ka)(ka)馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)是(shi)個很(hen)不穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)東西，搞了(le)十幾年，也沒有得到(dao)(dao)能(neng)量輸(shu)出，直到(dao)(dao)1970年，蘇聯(lian)才在改進(jin)了(le)很(hen)多(duo)次的(de)(de)(de)托(tuo)卡(ka)(ka)馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)上第一次獲(huo)得了(le)實(shi)(shi)際的(de)(de)(de)能(neng)量輸(shu)出，這(zhe)(zhe)使得全(quan)世界(jie)看到(dao)(dao)了(le)希望，紛紛建(jian)設起自己的(de)(de)(de)大型托(tuo)卡(ka)(ka)馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)，歐洲建(jian)設了(le)聯(lian)合環(huan)-JET，蘇聯(lian)建(jian)設了(le)T20，日本的(de)(de)(de)JT-60和美國的(de)(de)(de)TFTR（托(tuo)卡(ka)(ka)馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)聚變實(shi)(shi)驗反(fan)應(ying)器(qi)的(de)(de)(de)縮寫）。中國也不例(li)外，在70年代就建(jian)設了(le)數個實(shi)(shi)驗托(tuo)卡(ka)(ka)馬(ma)(ma)(ma)克(ke)(ke)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)——環(huan)流(liu)一號（HL-1）和CT-6，后來(lai)又建(jian)設了(le)HT-6，HT-6B，以及改建(jian)了(le)HL1M，新建(jian)了(le)環(huan)流(liu)二(er)號。此外，在建(jian)的(de)(de)(de)還有德國的(de)(de)(de)螺旋石-7，規模比EAST大，但是(shi)技術水(shui)平差(cha)不多(duo)。

（2）ITER：2005年正式(shi)確定的(de)(de)國際(ji)(ji)合作(zuo)項目ITER，也就(jiu)是(shi)國際(ji)(ji)熱核(he)實(shi)驗反應堆的(de)(de)縮寫，地點在法國的(de)(de)卡達拉奇，這個項目從1985年開始，由蘇聯(lian)、美國、日(ri)本和歐盟共同提(ti)出(chu)，目的(de)(de)是(shi)建立(li)第一個試驗用(yong)的(de)(de)聚變反應堆。

（3）EAST：EAST位(wei)于中(zhong)國(guo)合肥，超托卡馬(ma)(ma)克(ke)反(fan)應(ying)(ying)體部(bu)(bu)分(fen)，唯一(yi)(yi)(yi)(yi)能給ITER提供實(shi)驗(yan)數據(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)裝置(zhi)，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)(gou)和應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術與規劃中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)ITER完(wan)全(quan)(quan)一(yi)(yi)(yi)(yi)樣，沒(mei)有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)僅僅是換能部(bu)(bu)分(fen)。EAST解決了(le)(le)幾個重要(yao)問題：第一(yi)(yi)(yi)(yi)次采用(yong)了(le)(le)非(fei)圓形垂直截(jie)面，目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是在不(bu)增(zeng)加(jia)環形直徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前提下增(zeng)加(jia)反(fan)應(ying)(ying)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)體積，提高磁場效率。第一(yi)(yi)(yi)(yi)次全(quan)(quan)部(bu)(bu)采用(yong)了(le)(le)液氦(hai)無損耗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超導體系。液氦(hai)是很貴的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，只有在線圈(quan)材(cai)料上(shang)下工(gong)夫，盡(jin)量少(shao)用(yong)液氦(hai)，同時讓(rang)液氦(hai)可(ke)(ke)以循環使(shi)(shi)用(yong)，盡(jin)量減少(shao)損耗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)系統才(cai)可(ke)(ke)能投入使(shi)(shi)用(yong)。此外，EAST還(huan)是世界上(shang)第一(yi)(yi)(yi)(yi)個具有主動(dong)冷(leng)卻(que)結構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)托卡馬(ma)(ma)克(ke)，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)第一(yi)(yi)(yi)(yi)壁是主動(dong)冷(leng)卻(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，連接的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是一(yi)(yi)(yi)(yi)個大(da)型冷(leng)卻(que)塔，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)卻(que)水(shui)可(ke)(ke)以保(bao)證(zheng)在長時間運行后(hou)將反(fan)應(ying)(ying)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱量帶走，維持系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度平衡，一(yi)(yi)(yi)(yi)方面是為真正實(shi)現穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)受控(kong)聚變邁(mai)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)一(yi)(yi)(yi)(yi)步，另一(yi)(yi)(yi)(yi)方面也(ye)是工(gong)程(cheng)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)標志——冷(leng)卻(que)塔換成汽輪(lun)機是可(ke)(ke)以發電的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。從(cong)某(mou)種(zhong)意(yi)義上(shang)，它就是ITER主反(fan)應(ying)(ying)體大(da)約(yue)1/4的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)個原(yuan)型實(shi)驗(yan)裝置(zhi)。

（二）氫彈

氫(qing)彈(dan)(dan)是利用原(yuan)(yuan)子彈(dan)(dan)爆(bao)炸的(de)(de)(de)能量(liang)點燃氫(qing)的(de)(de)(de)同位素(su)氘(dao)、氚等質量(liang)較輕的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子核(he)(he)發生核(he)(he)聚變反應（熱核(he)(he)反應）并(bing)瞬(shun)時(shi)釋放出巨大(da)(da)能量(liang)的(de)(de)(de)核(he)(he)武器(qi)，又稱(cheng)聚變彈(dan)(dan)、熱核(he)(he)彈(dan)(dan)、熱核(he)(he)武器(qi)。氫(qing)彈(dan)(dan)的(de)(de)(de)殺(sha)傷(shang)破(po)壞因(yin)素(su)與原(yuan)(yuan)子彈(dan)(dan)相同，但(dan)威力(li)比原(yuan)(yuan)子彈(dan)(dan)大(da)(da)得多。原(yuan)(yuan)子彈(dan)(dan)的(de)(de)(de)威力(li)通常為幾百至(zhi)幾萬噸級TNT當量(liang)，氫(qing)彈(dan)(dan)的(de)(de)(de)威力(li)則可大(da)(da)至(zhi)幾千萬噸級TNT當量(liang)。還可通過(guo)設計增強或減弱其某些(xie)殺(sha)傷(shang)破(po)壞因(yin)素(su)，其戰術技術性能比原(yuan)(yuan)子彈(dan)(dan)更(geng)好，用途(tu)也(ye)更(geng)廣泛，其爆(bao)炸中心溫度可達3.5億攝氏度，遠遠高于太陽中心溫度（約1 500萬攝氏度）。

1967年6月17日中國(guo)自行設計、制(zhi)造的(de)第一(yi)顆氫(qing)彈在中國(guo)西部地(di)區上空試(shi)爆(bao)成(cheng)功(gong)，震驚世界的(de)蘑菇云異(yi)常(chang)炫目耀眼。氫(qing)彈的(de)爆(bao)炸成(cheng)功(gong)，使中國(guo)真正跨入核大(da)國(guo)的(de)行列。

第(di)一(yi)顆氫(qing)彈的(de)爆炸成功，是(shi)中國(guo)核武器(qi)發展(zhan)史上的(de)又一(yi)次飛躍。它對于加強中國(guo)的(de)國(guo)防能力(li)有(you)著極(ji)其重要的(de)現實(shi)意義(yi)。中國(guo)擁有(you)了(le)氫(qing)彈，對于提(ti)高中國(guo)的(de)國(guo)際(ji)地(di)位，維護世(shi)界(jie)和(he)平和(he)第(di)三世(shi)界(jie)國(guo)家的(de)利益，有(you)著戰略性的(de)作(zuo)用。

第一(yi)(yi)(yi)顆氫彈爆炸(zha)成功后，中國政府再次鄭(zheng)重(zhong)聲明：“中國進行必要(yao)的有限制的核(he)試(shi)驗(yan)，發展核(he)武(wu)器，完(wan)全(quan)是(shi)為(wei)了防御(yu)。其(qi)最終目的是(shi)為(wei)了消(xiao)滅(mie)核(he)武(wu)器。我(wo)們(men)再一(yi)(yi)(yi)次鄭(zheng)重(zhong)宣(xuan)布(bu)，在(zai)任何時(shi)候，任何情況下，中國都不會首先使用核(he)武(wu)器。我(wo)們(men)說的話，從來是(shi)算數的。中國人(ren)(ren)民(min)和中國政府將一(yi)(yi)(yi)如既往地繼續同(tong)全(quan)世(shi)界一(yi)(yi)(yi)切愛好(hao)和平的人(ren)(ren)民(min)和國家一(yi)(yi)(yi)道(dao)，共(gong)同(tong)努力，堅持斗爭，為(wei)完(wan)全(quan)禁止和徹底銷毀核(he)武(wu)器的崇高目標而(er)奮斗！”

未來發展方向

聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)的(de)(de)應用主要是核武(wu)器，和(he)裂變(bian)(bian)(bian)(bian)一(yi)樣，和(he)平利用聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)發(fa)電是科(ke)學(xue)(xue)家正在努力(li)的(de)(de)方向。裂變(bian)(bian)(bian)(bian)堆的(de)(de)核燃料(liao)有(you)(you)限(xian)，而且廢物處(chu)置問題(ti)(ti)相(xiang)(xiang)當(dang)麻煩，相(xiang)(xiang)比核裂變(bian)(bian)(bian)(bian)，核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)幾乎不會帶來放(fang)(fang)射性污染等(deng)環境(jing)問題(ti)(ti)，而且其原料(liao)可直接取自海水中(zhong)的(de)(de)氘(dao)(dao)，來源幾乎取之不盡，是認識到的(de)(de)可以(yi)最終(zhong)解決人類(lei)(lei)社會能(neng)(neng)源問題(ti)(ti)和(he)環境(jing)問題(ti)(ti)、推動人類(lei)(lei)社會可持續(xu)發(fa)展的(de)(de)重要途(tu)徑之一(yi)。氘(dao)(dao)—氚聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)反應將釋(shi)(shi)放(fang)(fang)巨大的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)，一(yi)升海水中(zhong)含30毫克氘(dao)(dao)，通過聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)反應可釋(shi)(shi)放(fang)(fang)出(chu)的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)300多升汽油的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。要實現持續(xu)的(de)(de)輕核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)反應，要求(qiu)相(xiang)(xiang)當(dang)苛刻，必(bi)(bi)須在超(chao)高溫(wen)和(he)高壓的(de)(de)情(qing)況(kuang)下發(fa)生，而且伴隨(sui)著巨大的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)釋(shi)(shi)放(fang)(fang)，溫(wen)度(du)可達上億攝(she)氏度(du)，幾乎沒有(you)(you)任(ren)何(he)材(cai)料(liao)可以(yi)承受(shou)。人類(lei)(lei)已經實現不受(shou)控(kong)制的(de)(de)核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)，如(ru)氫彈的(de)(de)爆炸，但要想有(you)(you)效利用核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)釋(shi)(shi)放(fang)(fang)的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)，必(bi)(bi)須合理控(kong)制核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)的(de)(de)速度(du)和(he)規(gui)模，實現持續(xu)、平穩的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)輸出(chu)。為了早日能(neng)(neng)夠(gou)實現聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)的(de)(de)可控(kong)釋(shi)(shi)放(fang)(fang)，科(ke)學(xue)(xue)家進(jin)行了很多嘗(chang)試(shi)，提出(chu)了很多種解決方法(fa)。

（一(yi)）磁(ci)約束型(xing)核(he)聚(ju)變

磁(ci)(ci)(ci)(ci)約(yue)束型(xing)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)反(fan)(fan)(fan)應(ying)堆是用特殊(shu)形態的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場把氘(dao)、氚等(deng)(deng)(deng)輕原(yuan)子(zi)(zi)核和自(zi)由(you)電(dian)子(zi)(zi)組成的(de)(de)、處于(yu)熱(re)核反(fan)(fan)(fan)應(ying)狀態的(de)(de)超(chao)高(gao)溫等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)體(ti)約(yue)束在有(you)限的(de)(de)體(ti)積內(nei)，使(shi)它受控制地(di)發生大(da)(da)量的(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)反(fan)(fan)(fan)應(ying)，釋放出原(yuan)子(zi)(zi)核所(suo)(suo)蘊藏的(de)(de)能(neng)(neng)量。磁(ci)(ci)(ci)(ci)約(yue)束熱(re)核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)是當(dang)前(qian)開發聚(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)源中最有(you)希望的(de)(de)途(tu)(tu)徑，在受控核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)探索方面，已提出了(le)許多種磁(ci)(ci)(ci)(ci)約(yue)束途(tu)(tu)徑，其(qi)中環(huan)形磁(ci)(ci)(ci)(ci)約(yue)束裝(zhuang)置（托(tuo)卡(ka)馬(ma)克(ke)(ke)）是各個(ge)實驗方案中最成功的(de)(de)方法。托(tuo)卡(ka)馬(ma)克(ke)(ke)的(de)(de)中央是一個(ge)環(huan)形的(de)(de)真空(kong)室(shi)，外(wai)面纏繞著線(xian)圈，在通電(dian)的(de)(de)時候托(tuo)卡(ka)馬(ma)克(ke)(ke)的(de)(de)內(nei)部會產生巨大(da)(da)的(de)(de)螺旋形磁(ci)(ci)(ci)(ci)場，將其(qi)中的(de)(de)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)體(ti)加(jia)熱(re)到很高(gao)的(de)(de)溫度(du)，以達到核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)目的(de)(de)。中科院等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)體(ti)所(suo)(suo)的(de)(de)EAST采用世界上第一個(ge)非圓截面全超(chao)導托(tuo)卡(ka)馬(ma)克(ke)(ke)，西南(nan)物理研究(jiu)院的(de)(de)中國(guo)環(huan)流器(qi)一號以及(ji)國(guo)際(ji)熱(re)核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)實驗堆（ITER）計劃也都采用托(tuo)卡(ka)馬(ma)克(ke)(ke)的(de)(de)原(yuan)理實現聚(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)(neng)的(de)(de)可控釋放。磁(ci)(ci)(ci)(ci)約(yue)束設備比較大(da)(da)，但反(fan)(fan)(fan)應(ying)持續性能(neng)(neng)好，不需(xu)要反(fan)(fan)(fan)復點火，適合作為核電(dian)廠、大(da)(da)型(xing)船(chuan)舶的(de)(de)供電(dian)系統(tong)，但其(qi)缺點在于(yu)開關火性能(neng)(neng)不佳，靈活(huo)度(du)不夠(gou)，而且維持強磁(ci)(ci)(ci)(ci)場所(suo)(suo)需(xu)的(de)(de)電(dian)能(neng)(neng)成本也不低。

（二）慣性(xing)約束型核(he)聚變(bian)

慣性(xing)約(yue)束(shu)(shu)(shu)核(he)(he)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)是(shi)把幾毫克的氘和氚的混合(he)氣(qi)體或固體，裝(zhuang)入直(zhi)徑(jing)約(yue)幾毫米的小球(qiu)內(nei)(nei)。從外(wai)面均(jun)勻(yun)射入激光(guang)束(shu)(shu)(shu)或粒子束(shu)(shu)(shu)，球(qiu)面因(yin)吸收能(neng)(neng)量而向(xiang)外(wai)蒸發(fa)，受它的反(fan)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)，球(qiu)面內(nei)(nei)層向(xiang)內(nei)(nei)擠(ji)壓(ya)（由于(yu)(yu)粒子的慣性(xing)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)形成(cheng)反(fan)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)力(li)，靠它使氣(qi)體約(yue)束(shu)(shu)(shu)，所(suo)以(yi)(yi)稱為(wei)慣性(xing)約(yue)束(shu)(shu)(shu)），小球(qiu)內(nei)(nei)氣(qi)體受擠(ji)壓(ya)而壓(ya)力(li)升(sheng)高，并(bing)伴隨著(zhu)溫(wen)度(du)的急(ji)劇(ju)升(sheng)高。當(dang)溫(wen)度(du)達到(dao)所(suo)需(xu)要的點火溫(wen)度(du)（大(da)概需(xu)要幾十(shi)億攝(she)氏度(du)）時，小球(qiu)內(nei)(nei)氣(qi)體便發(fa)生爆(bao)炸，并(bing)產生大(da)量熱能(neng)(neng)。這(zhe)(zhe)種爆(bao)炸過程時間很(hen)短，只有幾個皮秒（1皮秒等(deng)(deng)于(yu)(yu)1萬億分之一秒）。如每秒鐘(zhong)發(fa)生三四次(ci)這(zhe)(zhe)樣的爆(bao)炸并(bing)且連續(xu)不斷地進行下(xia)去(qu)，所(suo)釋放出(chu)的能(neng)(neng)量就相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)(yu)百(bai)萬千瓦級的發(fa)電(dian)站。慣性(xing)約(yue)束(shu)(shu)(shu)中(zhong)激光(guang)約(yue)束(shu)(shu)(shu)技術(shu)最(zui)為(wei)成(cheng)熟，這(zhe)(zhe)主要是(shi)因(yin)為(wei)激光(guang)技術(shu)能(neng)(neng)產生聚(ju)焦良好的能(neng)(neng)量巨大(da)的脈(mo)沖光(guang)束(shu)(shu)(shu)，因(yin)此我國的神光(guang)裝(zhuang)置(zhi)以(yi)(yi)及美國的國家(jia)點火裝(zhuang)置(zhi)都采(cai)用(yong)(yong)(yong)這(zhe)(zhe)種核(he)(he)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)約(yue)束(shu)(shu)(shu)形式。另外(wai)，中(zhong)國工程物(wu)理研究院研制的Z箍縮(suo)驅動(dong)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)技術(shu)也屬于(yu)(yu)慣性(xing)約(yue)束(shu)(shu)(shu)，它是(shi)利(li)用(yong)(yong)(yong)脈(mo)沖功率(lv)技術(shu)，創造大(da)電(dian)流(liu)從金屬套(tao)(tao)筒（后(hou)變(bian)(bian)(bian)(bian)為(wei)等(deng)(deng)離(li)子體）流(liu)過的條件，產生超強電(dian)磁內(nei)(nei)爆(bao)，使等(deng)(deng)離(li)子體套(tao)(tao)筒獲得(de)足夠(gou)的內(nei)(nei)爆(bao)動(dong)能(neng)(neng)，然(ran)后(hou)與聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)靶丸(wan)相(xiang)(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)(yong)，把動(dong)能(neng)(neng)變(bian)(bian)(bian)(bian)為(wei)輻射能(neng)(neng)，近似(si)球(qiu)對(dui)稱低壓(ya)縮(suo)熱核(he)(he)燃料，最(zui)終(zhong)實現大(da)規(gui)模(mo)的熱核(he)(he)聚(ju)變(bian)(bian)(bian)(bian)。慣性(xing)約(yue)束(shu)(shu)(shu)的好處在(zai)于(yu)(yu)設備(bei)可(ke)以(yi)(yi)做小，而且開、關火控制性(xing)能(neng)(neng)也比較好，適合(he)在(zai)未來用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)飛行器(qi)等(deng)(deng)領域，但其缺點是(shi)需(xu)要消耗大(da)量能(neng)(neng)源產生激光(guang)用(yong)(yong)(yong)來點火，而且燃料靶丸(wan)制造成(cheng)本也很(hen)高。

（三）聚裂變混合(he)堆(dui)

聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)技術(shu)，包(bao)括進展得比較(jiao)快的(de)(de)(de)托(tuo)卡(ka)馬(ma)克(ke)，為了(le)(le)獲得有(you)益的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)輸(shu)出，要(yao)(yao)(yao)求聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)，遠大于為創造實現(xian)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)條件而消(xiao)(xiao)耗的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)，距離商業(ye)應(ying)用(yong)(yong)還有(you)相當一(yi)段(duan)距離。而聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)混合(he)堆(dui)(dui)(dui)只要(yao)(yao)(yao)求聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)與(yu)消(xiao)(xiao)耗的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)差(cha)不多(duo)相等(deng)就可(ke)以(yi)(yi)了(le)(le)，因而它對聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求比純(chun)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)堆(dui)(dui)(dui)容易些，是(shi)實現(xian)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)商業(ye)應(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)捷(jie)徑。所(suo)謂聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)混合(he)堆(dui)(dui)(dui)就是(shi)利用(yong)(yong)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)反(fan)應(ying)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)中子，在聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)反(fan)應(ying)室外的(de)(de)(de)鈾-238、釷(tu)-232包(bao)層中，生產(chan)(chan)钚-239或(huo)鈾-233等(deng)核燃料(liao)，同時釋放(fang)出裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)能(neng)。從能(neng)量(liang)得失來(lai)看(kan)，聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)混合(he)堆(dui)(dui)(dui)利用(yong)(yong)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)倍增了(le)(le)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)能(neng)，其值(zhi)可(ke)達(da)一(yi)個數量(liang)級，因此聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)堆(dui)(dui)(dui)芯只要(yao)(yao)(yao)接(jie)近(jin)或(huo)達(da)到(dao)能(neng)量(liang)得失相當，就有(you)建(jian)造的(de)(de)(de)意義。在混合(he)堆(dui)(dui)(dui)中，聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)要(yao)(yao)(yao)不斷加料(liao)才得以(yi)(yi)維持，而裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)處于次(ci)臨界狀(zhuang)態，不存在超臨界等(deng)安全問題(ti)。當前(qian)一(yi)些大型托(tuo)卡(ka)馬(ma)克(ke)裝置(zhi)已達(da)到(dao)混合(he)堆(dui)(dui)(dui)的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)堆(dui)(dui)(dui)芯要(yao)(yao)(yao)求，而裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)是(shi)成熟技術(shu)可(ke)以(yi)(yi)直(zhi)接(jie)采(cai)用(yong)(yong)。混合(he)堆(dui)(dui)(dui)減輕了(le)(le)對材料(liao)的(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求，是(shi)純(chun)聚(ju)(ju)(ju)變(bian)(bian)(bian)堆(dui)(dui)(dui)商用(yong)(yong)的(de)(de)(de)過渡堆(dui)(dui)(dui)型。

（四）核(he)爆(bao)聚變電廠(chang)

所謂核(he)(he)(he)爆(bao)(bao)(bao)聚(ju)變(bian)(bian)電(dian)(dian)(dian)廠就是(shi)利用(yong)聚(ju)變(bian)(bian)裝(zhuang)置(zhi)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)釋放(fang)的(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)來(lai)發(fa)電(dian)(dian)(dian)，聚(ju)變(bian)(bian)裝(zhuang)置(zhi)的(de)設計原理和(he)氫(qing)彈基本相同。由于核(he)(he)(he)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)釋放(fang)的(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)是(shi)瞬間的(de)，而(er)且非常巨(ju)大，因(yin)此(ci)如何將核(he)(he)(he)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)的(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)安全地(di)(di)轉化(hua)成(cheng)可以利用(yong)的(de)熱(re)能(neng)(neng)和(he)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)，技術(shu)難度(du)非常大。在(zai)設想的(de)電(dian)(dian)(dian)廠當(dang)中，核(he)(he)(he)裝(zhuang)置(zhi)在(zai)一個巨(ju)大的(de)洞室中爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)，爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)之前往洞中噴液態金屬鈉，并使鈉在(zai)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)時(shi)刻在(zai)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)裝(zhuang)置(zhi)的(de)周圍形(xing)成(cheng)一定(ding)的(de)分布(bu)從而(er)大量(liang)(liang)吸收爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)的(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)，同時(shi)還可以有效(xiao)降(jiang)低(di)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)沖擊對爆(bao)(bao)(bao)破洞壁(bi)的(de)作用(yong)強度(du)。爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)后(hou)，把加熱(re)了的(de)鈉從洞中抽(chou)出，與電(dian)(dian)(dian)廠第二(er)回(hui)路形(xing)成(cheng)熱(re)交換，從而(er)發(fa)電(dian)(dian)(dian)。當(dang)然要(yao)實現核(he)(he)(he)爆(bao)(bao)(bao)聚(ju)變(bian)(bian)電(dian)(dian)(dian)廠，還需要(yao)解(jie)決很多問題，例如核(he)(he)(he)燃(ran)料的(de)生產和(he)回(hui)收問題、安全地(di)(di)把核(he)(he)(he)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)能(neng)(neng)轉換為(wei)熱(re)能(neng)(neng)和(he)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)，同時(shi)還要(yao)大幅減少工程技術(shu)上(shang)的(de)難度(du)。

除了以上幾(ji)種利用聚(ju)變(bian)(bian)能(neng)的(de)(de)方式，科(ke)(ke)學家還研(yan)究了重(zhong)力(li)場約束型核(he)聚(ju)變(bian)(bian)、常溫(wen)核(he)聚(ju)變(bian)(bian)、L子催化(hua)核(he)聚(ju)變(bian)(bian)、超(chao)聲波(bo)核(he)聚(ju)變(bian)(bian)以及氣泡核(he)聚(ju)變(bian)(bian)等聚(ju)變(bian)(bian)方法，這些(xie)都是人(ren)(ren)們試圖實現核(he)聚(ju)變(bian)(bian)受控，實現能(neng)量持續平穩輸出的(de)(de)有(you)力(li)嘗(chang)試。希望能(neng)夠通過人(ren)(ren)們的(de)(de)不(bu)斷努(nu)力(li)，讓我們早日用上能(neng)量取(qu)之不(bu)盡(jin)用之不(bu)竭的(de)(de)人(ren)(ren)造“小太陽”，從而在享受現代(dai)科(ke)(ke)技帶來的(de)(de)舒適便(bian)利之時，又采用清潔、安全的(de)(de)能(neng)源(yuan)而不(bu)污染環境。

核聚變反應堆

實現受控(kong)(kong)熱核反(fan)應(ying)，使人類(lei)掌握聚(ju)變(bian)(bian)能(neng)(neng)，是科學上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)一個(ge)重大(da)課題。輕核的(de)(de)(de)(de)聚(ju)變(bian)(bian)必須(xu)在(zai)高溫下才(cai)能(neng)(neng)有(you)(you)效地進行，溫度(du)(du)越高，反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)概率越大(da)。對于(yu)最容易(yi)實現聚(ju)合的(de)(de)(de)(de)氘氚反(fan)應(ying)，也需(xu)要一億開以(yi)(yi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)條件，此時(shi)燃料(liao)（氘氚混合物）早已(yi)變(bian)(bian)成(cheng)完全電離(li)的(de)(de)(de)(de)物質(zhi)第四態——由(you)電子(zi)和離(li)子(zi)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)等(deng)離(li)子(zi)體(ti)。為了(le)產(chan)生足(zu)夠的(de)(de)(de)(de)聚(ju)變(bian)(bian)能(neng)(neng)量(liang)以(yi)(yi)維持所需(xu)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)，必須(xu)把(ba)這種等(deng)離(li)子(zi)體(ti)足(zu)夠長時(shi)間地約束在(zai)特定(ding)的(de)(de)(de)(de)空間區域(yu)內。太陽靠(kao)它的(de)(de)(de)(de)強引力場(chang)保持住(zhu)大(da)部分燃料(liao)不至于(yu)飛散，地球上(shang)(shang)可(ke)用(yong)的(de)(de)(de)(de)約束方法，有(you)(you)磁約束和慣(guan)性約束兩種，均在(zai)實驗研究(jiu)中(zhong)。開發聚(ju)變(bian)(bian)能(neng)(neng)得難度(du)(du)很大(da)，除了(le)要達到自持聚(ju)變(bian)(bian)反(fan)應(ying)所需(xu)的(de)(de)(de)(de)密度(du)(du)、溫度(du)(du)和能(neng)(neng)量(liang)約束諸條件以(yi)(yi)外(wai)，工程上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)等(deng)離(li)子(zi)體(ti)控(kong)(kong)制、耐輻照材料(liao)、遠(yuan)距離(li)維修等(deng)問題尚需(xu)進行很多研究(jiu)。

2006年(nian)11月21日(ri)。這是值得(de)記錄的(de)日(ri)子。國際熱棱(leng)聚變(bian)實驗(yan)反應堆(dui)計(ji)劃(hua)協議在(zai)法國巴黎(li)簽署。這是人類(lei)探索(suo)聚變(bian)能(neng)源開(kai)發的(de)歷史性時刻。總投資100億歐元，實驗(yan)室(shi)建(jian)在(zai)法國；這是一(yi)次大型國際合作，歐盟、中國、美國、日(ri)本(ben)、韓國、俄羅斯和印(yin)度參加，成果平等共享；計(ji)劃(hua)歷時35年(nian)（10年(nian)建(jian)成，20年(nian)試驗(yan)運行，5年(nian)停(ting)運關閉）；計(ji)劃(hua)新建(jian)一(yi)座圓(yuan)環型磁懸浮實驗(yan)室(shi)。把聚合反應堆(dui)置于其中。該裝置可(ke)(ke)望在(zai)2020年(nian)完成，預(yu)計(ji)到下(xia)半(ban)世紀可(ke)(ke)能(neng)實現聚變(bian)能(neng)商用示范裝置。

聚變(bian)(bian)能源比(bi)裂(lie)變(bian)(bian)反應(ying)堆(dui)的(de)優(you)點是：（1）裂(lie)變(bian)(bian)核燃料(liao)鈾和釷(tu)的(de)儲量(liang)仍然(ran)有限，氘氚(chuan)聚變(bian)(bian)反應(ying)以海水中的(de)氘為(wei)燃料(liao)，1L海水所含(han)的(de)氘可釋放約7500MJ聚變(bian)(bian)能，相當于230L汽油或250kg煤(mei)，可期望一勞永逸地(di)解決能源資源問題；（2）聚變(bian)(bian)核燃料(liao)價格便宜，可使發(fa)電(dian)成本大(da)(da)大(da)(da)降低，促進經濟的(de)發(fa)展；（3）特別安全，不(bu)會(hui)發(fa)生像裂(lie)變(bian)(bian)反應(ying)堆(dui)超(chao)臨界(jie)或燃料(liao)融(rong)化等事故，也沒有裂(lie)變(bian)(bian)產物(wu)污染環境的(de)問題；（4）放射(she)性廢物(wu)的(de)數(shu)量(liang)大(da)(da)大(da)(da)減少，沒有長壽命放射(she)性核素，較易處置；（5）有可能實現將等離(li)子體帶電(dian)粒子中的(de)能量(liang)直(zhi)接轉變(bian)(bian)為(wei)動力，其(qi)熱(re)效率高(gao)達(da)90%，使熱(re)污染問題大(da)(da)為(wei)減輕。此外，如同裂(lie)變(bian)(bian)堆(dui)，它(ta)也不(bu)產生大(da)(da)氣污染，不(bu)排放溫(wen)室氣體。