我国人造太阳一亿摄氏度燃烧100秒，研究人造太阳有什么用处

大家都知道，煤炭、石油和天然气是不可再生能源，所以它们最终会耗尽，科学家们即将找到解决这个问题的办法，解决能源短缺的关键是找到新的能源替代品。太阳所提供的热能就被当选，随着科技的发展，这次轮到中国掌握话语权！近日，继“人造月亮”后，中国的“人造小太阳”又问世了，或将拥有无限能源？

作为新能源的研究对象，世界各国都把这样的目光瞄准了核聚变方面，此前我们国家所研发的核电站，这都是核裂变所产生的能量，如果有一天让核聚变的能量远离武器战场，反而是运用到民用领域，这样一起释放出来的超级能量，并且还不会有任何污染，所以说人的太阳其实就可以说是一个控制核聚变的科学装置，核聚变能够产生较小的原子，两个原子进行碰撞就能够产生巨大的能量。

目前，世界各国使用的核聚变技术，都没有我们国家的领先，这次我国再一次走在了世界最前沿。在此之前，中国环流器二号M采用了更先进的结构和控制方式，这和之前的人造太阳更加先进，并且里面的结构和控制方式都是最新研发的，等离子体温度将有望超过2亿摄氏度，相信大家都知道太阳中心的温度才1500度，也就说我们国家最新研发的人造太阳温度将会是太阳的十几倍。

目前，中国正在参加“国际聚变实验堆”项目，这将是历史上最昂贵的科学实验，根据该方案，该装置将实现稳定的等离子体控制和聚能输出10倍的输入能量2026，如果一切顺利，第一个商业示范反应堆将在2050完成。然后，“人造太阳”将能够留在地球上造福人类，持续聚变的燃料是氢同位素氘和氚，而海水中氘的数量可以使用数十亿年。因此，世界各国都不遗余力地研究和开发聚变能源。

中国的人造太阳已经拿下了一连串的第一，它是世界上第一个实现1亿摄氏度的设备，如此令人难以置信的温度对实现可持续核聚变反映至关重要。与此同时我国在苦心攻关，取得了一个又一个突破，但是欧美日本等等发达国家，他们也没有在这方面任由中国超越，他们也加大了技术投入，还有科研基金的注入，但是让我们感到非常欣慰的事情是，他们到现在都没有攻克，从60秒到百秒的技术难题。

12月30日，中国“人造太阳”EAST再次实现重大突破， 成功实现1056秒长脉冲高参数等离子体运行，打破了此前自己保持的411秒记录。

这次“人造太阳”千秒突破可以说在各大评论区都赢得了网友一片赞叹：我国科学家威武！人造太阳技术真牛！可真要在评论区抓一个鼓掌鼓得最欢的壮丁出来问，啥是人造太阳？大概率也是一脸懵，为了避免这种尴尬，这篇文章， 我们就聊聊什么是人造太阳，它到底有多牛？

这事还得先从能源危机聊起， 我们每天生活其实都离不开一样东西，那就是能源， 上班开车我们离不开汽油，回家做饭我们离不开天然气，但很遗憾的是煤、石油、天然气这些天然矿藏都是不可再生能源，照这样下去地球母亲迟早被掏空，这就很让人很焦虑了，到那时岂不是要骑马上班，烧柴做饭。

而且科学家推测地球上现有的不可再生能源将在100至200年内枯竭，如果那一天真的到来，那人类该怎么办呢？这就是能源危机。

所以长期以来，科学家一直在寻找一种取之不竭、取之不尽的新能源。

1945年7月7月16日清晨5时30分，世界上第一颗原子弹在美国新墨西哥州的沙漠地区爆炸成功，这也让世人看到原子弹蕴含巨大能量。

到20世纪后半叶，世界各地掀起了核能开发利用的热潮，核电站在各地拔地而起，核电站利用铀等大原子量的重核裂变成较轻的核所释放的能量发电。

原子核在发生核裂变时,释放出巨大的能量称为原子核能, 俗称原子能。1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。

这样大的能量密度似乎满足了人们对能源取之不尽、用之不竭的要求，但是铀这种放射性很强的原料即使裂变成其他元素，也是具有高浓度辐射和毒性的。

切尔诺贝利核电站与日本福岛核电站的严重核事故就是给世人敲响的警钟，而且原料铀开采困难也有限，而此后的核废料处理也会有极大的污染风险。

那有没有比核裂变更好的新能源呢？有，那就是太阳。

早期的科学家很“朴实”，他们一直认为太阳就是一个大煤球，不过之后地质学家根据地球年代断层研究发现，地球起码有46亿年的 历史 ，但根据煤球理论计算，一颗大煤球的太阳撑死也就烧几千年，这显然不科学， 那太阳靠什么几十亿年如一日源源不断地发光发热呢？

后来科学家又通过光谱分析知道太阳的组成有氦和氢两种元素，不过此时人们还是不知道太阳的小秘密，直到一个伟大的科学家出现，他就是爱因斯坦，他提出的质能方程式E=mc²，使得人们终于窥破太阳的秘密， 原来太阳持续发光发热的秘密就是核聚变。

核聚变，简单说，就是一个原子核和另一个原子核，在特种条件下能够挤压在一起，形成了一个更大更重的原子核，成为一种新的物质。

太阳就像一个高温高压的热熔炉，在这种极端条件下，氢原子与氢原子互相碰撞形成新元素氦原子。

有趣的是，在太阳核心每秒钟约有6亿吨的氢转化，但却只产生约5.958亿吨的氦， 有420万吨质量跑哪里去了？

根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，E代表能量，m代表质量，c代表光速，我们知道这些质量最终化成能量释放了，这就是太阳的核聚变会释放能量的原理。

这样计算，太阳每秒释放能量就高达到3.78*10^26J（焦耳），相当每秒爆发9万亿颗广岛原子弹，而我们地球母亲得到的能量也只是毛毛雨，即总能量的22亿分之一，也就秒爆4000颗广岛原子弹这样，不多不多！

核聚变不仅产生的能量巨大，而且所需的材料，即氢的同位素氘就大量存在海水中， 科学家估算能满足人类用100亿年， 而且难能可贵的是整个聚变过程氢和氦都十分干净， 这样的清洁体量大的能源就很香啦！

所以如果能掌握可控核聚变技术，人造一颗小太阳，还要啥自行车？但是想要拥有太阳可不容易。

核聚变虽好，但是需要条件很苛刻， 高温高压，但地球上根本无法形成像太阳那样的压力，因此就只能在温度上做文章了。

在5000万摄氏度以上，氘也早就成为等离子体，地球上没有一种材料可以困住它们，连熔点高达3422 的钨，在这样超高温等离子体面前也只能俯首称弟。

好在科学家想到用魔法对付魔法的方法，那就是用磁力来约束这些等离子体，原理就是用线圈绕成真空室，中心产生强大磁力约束核聚变产生的超高温离子体，然后通过复杂设备，将热能转化为电能供人类使用，这种装置也叫 托卡马克装置 。

我国的“人造太阳”EAST也是利用这种原理，这次我国“人造太阳”突破1000秒令人振奋， 相信未来我们一定能掌握可控核聚变技术，到那时我们将有取之不尽、用之不竭的清洁能源。

中国的改革开放带动了中国经济的高速发展，然后在我们的社会生活当中，我们都能够感受到我们的生活方式被科技深深地改变着中国的未来，也会更加的美好，我们的创新技术会得到更大的提高。中国人造太阳一亿摄氏度，燃烧100秒核聚变，也许对于人类来说，会是未来的清洁能源，而且这个清洁能源也会被我们开发利用。

一、中国人造太阳一亿摄氏度，燃烧100秒核聚变

每个人生活在中国，也许我们都能够感受到我们生活在一个幸福的时代，然而这个时代也是个快速发展的时代，每个人都会有自己的工作，在自己平凡的岗位上努力付出，努力拼搏，让这个世界更加美好。我们看到了中国人造太阳鱼1摄氏度燃烧与反应秒和聚变，对于这一项技术的研究取得了重大的突破，我们真的感到很骄傲。

二、也许核聚变是我们未来人类所使用的清洁能源

我们倡导绿色发展，在这么大的世界里面，也许我们每一个人都能够感受到，因为经济的快速发展，我们的环境遭到了很大的影响。如果和这边能够成为我们未来的内所使用的清洁能源，对于这个世界的发展也会有很大的好处，同时也有利于我们改善我们的生活环境。同生活在一个地球上，我们都应该要保护好我们的内家人，同时也要倡导绿色发展，让绿色遍布我们的家园，同时我们也会拥有一个更好的生存环境。

科技的创新带动了我们生活方式的改变，如果在未来，我们能够使用核聚变成为我们的清洁能源，然而，这一项技术所取得的重大突破，也有利于我们人类的发展，同时也更好的有利于我们的生活环境的改善。

人造太阳是可控核聚变的俗称，因为太阳的原理就是核聚变反应。（核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料，当然也不产生温室气体，基本不污染环境） 人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。科学家们希望发明一种装置，可以有效控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出。科学家们把这类装置比喻为“人造太阳”。 人造太阳 “人造太阳”是指科学家利用太阳核反应原理，为人类制造一种能提供能源的机器——人工可控核聚变装置，科学家称它为“全超导托克马克试验装置”。 （托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写，又称环流器。这是一个由封闭磁场组成的“容器”，像一个中空的面包圈，可用来约束电离子的等离子体。）太阳的光和热，来源于氢的两个同胞兄弟——氘和氚（物理学叫氢的同位素）在聚变成一个氦原子的过程中释放出的能量。“人造太阳”就是模仿的这一过程。氢弹是人们最早制造出的“人造太阳”。但氢弹的聚变过程是不可控的，它瞬间释放出的巨大能量足以毁灭一切。而“全超导托克马克试验装置”却能控制这一过程。通过一种特殊的装置已经可以把氘氚的聚变燃料加热到四亿到五亿度的高温区，然后在这么高的温度下就发生了大量的聚变反应。目前在世界上最大的托克马克装置“欧洲联合环”上面已经获得了最大的聚变功率输出，到了16到17兆瓦。但是只能短暂地运行，也就是这个“磁笼”只能存在几秒、十几秒钟，聚变反应也是昙花一现！ [编辑本段]背景 100年前，爱因斯坦预见了在原子核中蕴藏着巨大的能量。依据他提出的质能方程E＝mc2，核聚变的原理 人造太阳看上去极其简单：两个轻核在一定条件下聚合成一个较重核，但反应后质量有一定亏损，将释放出巨大的能量。1939年，美国物理学家贝特证实，一个氘原子核和一个氚原子核碰撞，结合成一个氦原子核，并释放出一个中子和17.6兆电子伏特的能量。这个发现揭示了太阳“燃烧”的奥秘。 实际上，太阳上的聚变反应已经持续了50亿年。在宇宙中的其他恒星上，也几乎都在燃烧着氢的同位素———氘和氚。（氢原子最容易实现的聚变反应是其同位素氘与氚的聚变。氘和氚聚变后，2个原子核结合成1个氦原子核，并放出1个中子和17.6兆电子伏特能量。每1升海水中含30毫克氘，30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油。 ） 而氘在自然界中几乎“取之不尽”。科学家初步估计，地球上的海水中蕴藏了大约40万亿吨氘。从1升海水里提取的氘，在完全的聚变反应中所释放的能量，相当于燃烧300升汽油。如果把自然界中的氘用于聚变反应，释放的能量足够人类使用100亿年。 在实验室中，聚变反应的优点被不断发现——它产生的能量是核裂变的7倍，反应产物是无放射性污染的氦。更完美的是，未来的聚变电站会始终处于次临界安全运行状态，一旦出现意外，反应会自动停止，不会发生像三哩岛和切尔诺贝利那样的核泄漏事故。 1952年美国试爆了第一颗氢弹，促使科学家考虑如何控制核聚变反应在瞬间爆发的毁灭性能量，“人造太阳”之梦由此而始。 此后，石油、煤炭等化石能源日益枯竭，能源危机和温室效应步步逼近，获取新型能源已经变得十分迫切。虽然风能、水能、太阳能等可再生能源不断地被开发利用，但很难想象，它们能够完全替代传统能源。 [编辑本段]原理 在太阳的中心，温度高达1500万摄氏度，气压达到3000多亿个大气压，在这样的高温高压条件下，氢原子核聚变成氦原子核，并放出大量能量。几十亿年来，太阳犹如一个巨大的核聚变反应装置，无休止地向外辐射着能量。 人造太阳 核聚变能是两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时释放的能量，产生聚变的主要燃料之一是氢的同位素氘。氘广泛的分布在水中，每一升水中约含有30毫克氘，通过聚变反应产生的能量相当于300升汽油的热能。采集氘并使之与相关物质聚变产生能量，就是人造太阳的原理。 20世纪50年代初，苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出磁约束的概念。苏联库尔恰托夫原子能研究所的阿奇莫维奇按照这样的思路，不断进行研究和改进，于1954年建成了第一个磁约束装置。他将这一形如面包圈的环形容器命名为托卡马克（tokamak）。托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写，又称环流器。这是一个由封闭磁场组成的“容器”，像一个中空的面包圈，可用来约束电离了的等离子体。 托卡马克中等离子体的束缚是靠纵场（环向场）线圈，产生环向磁场，约束等离子体，极向场控制等离子体的位置和形状，中心螺管也产生垂直场，形成环向高电压，激发等离子体，同时加热等离子体，也起到控制等离子体的作用。 几十年来，人们一直在研究和改进磁场的形态和性质，以达到长时间的等离子体的稳定约束；还要解决等离子体的加热方法和手段，以达到聚变所要求的温度；在此基础上，还要解决维持运转所耗费的能量大于输出能量的问题。每一次等离子体放电时间的延长，人们都为之兴奋；每一次温度的提高，人们都为之欢呼；每一次输出能量的提高，都意味着我们离聚变能的应用更近了一步。尽管取得了很大进步，但障碍还是没有克服。到目前为止，托卡马克装置都是脉冲式的，等离子体约束时间很短，大多以毫秒计算，个别可达到分钟级，还没有一台托卡马克装置实现长时间的稳态运行，而且在能量输出上也没有做到不赔本运转。 人造太阳 为了维持强大的约束磁场，电流的强度非常大，时间长了，线圈就要发热。从这个角度来说，常规托卡马克装置不可能长时间运转。为了解决这个问题，人们把最新的超导技术引入到托卡马克装置中，也许这是解决托卡马克稳态运转的有效手段之一。目前，法国、日本、俄罗斯和中国共有4个超导的托卡马克装置在运行，它们都只有纵向场线圈采用超导技术，属于部分超导。其中法国的超导托卡马克Tore-Supra体积较大，它是世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置，在放电时间长达120秒的条件下，等离子体温度为2000万度，中心粒子密度每立方米1.5×1019个。中国和韩国正在建造全超导的托卡马克装置，目标是实现托卡马克更长时间的稳态运行。 50年来，全世界共建造了上百个托卡马克装置，在改善磁场约束和等离子体加热上下足了功夫。在上世纪70年代，人们对约束磁场研究有了重大进展，通过改变约束磁场的分布和位形，解决了等离子体粒子的侧向漂移问题。世界范围内掀起了托卡马克的研究热潮。美国、欧洲、日本、苏联建造了四个大型托卡马克，即美国1982年在普林斯顿大学建成的托卡马克聚变实验反应堆（TFTR），欧洲1983年6月在英国建成更大装置的欧洲联合环（JET），日本1985年建成的JT-60，苏联1982年建成超导磁体的T-15，它们后来在磁约束聚变研究中做出了决定性的贡献。特别是欧洲的JET已经实现了氘、氚的聚变反应。1991年11月，JET将含有14%的氚和86%的氘混合燃料加热到了摄氏3亿度，聚变能量约束时间达2秒。反应持续1分钟，产生了1018个聚变反应中子，聚变反应输出功率约1.8兆瓦。1997年9月22日创造了核聚变输出功率12.9兆瓦的新记录。这一输出功率已达到当时输入功率的60%。不久输出功率又提高到16.1兆瓦。在托卡马克上最高输出与输入功率比已达1.25。 [编辑本段]研究进展 从上个世纪50年代初，美国和苏联分别开始秘密地研究可控的核聚变，因为核聚变反应堆不仅可以获取用 人造太阳之不绝的能源，还可以用作稳定的中子源，例如可用来生产核裂变原料。但理论研究和实验技术上遇到一个又一个难以逾越的障碍，不久独立进行研究的各国就认识到这件事并不容易，只有开展广泛的国际合作才是加速实现核聚变能利用的可行之路。随后逐渐相互公开研究资料和进展，开始了合作之路。即使在冷战时期，其他核技术都是相互保密的，惟独热核聚变技术是相互公开的。 1985年，美国总统里根和苏联总统戈尔巴乔夫，在一次首脑会议上倡议开展一个核聚变研究的国际合作计划，要求“在核聚变能方面进行最广泛的、切实可行的国际合作”。戈尔巴乔夫、里根和法国总统密特朗后来又进行了几次高层会晤，支持在国际原子能机构主持下，进行国际热核实验反应堆，即ITER的概念设计和辅助研究开发方面的合作。 1987年春，国际原子能机构总干事邀请欧共体、日本、美国和加拿大、苏联的代表在维也纳开会，讨论加强核聚变研究的国际合作问题，并达成协议，四方合作设计建造国际热核实验堆，并由此诞生了第一个国际热核实验堆的概念设计计划。计划将于2010年建成一个实验堆，预期产生热功率1500兆瓦、等离子体电流2400万安培，燃烧时间可达16分钟。 随后，由于苏联的解体，计划受到很大影响，1999年美国的退出使ITER计划雪上加霜。日本和欧共体国家于是成为支持国际磁约束聚变研究计划的主体力量。经过多年的努力，ITER工程设计修改方案也终于在2001年6月圆满完成。 根据计划，首座热核反应堆将于2006年开工，总造价为约40亿欧元。聚变功率至少达到500兆瓦。等离子体的最大半径6米，最小半径2米，等离子体电流1500万安培，约束时间至少维持400秒。未来发展计划包括一座原型聚变堆在2025年前投入运行，一座示范聚变堆在2040年前投入运行。 2003年2月18日，美国宣布重新加入这一大型国际计划，中国也于前一个月正式加入该项计划的前期谈判。19日，国际热核实验反应堆计划参与各方在俄罗斯圣彼得堡决定，将于2013年前在日本、西班牙、法国和加拿大四国中的一个国家中建成世界上第一座热核反应堆。 2003年12月20日在华盛顿召开的一次非常热闹的会议上出现了两军对垒的形势：欧盟、中国和俄罗斯主张把反应堆建在法国的卡达拉齐，而美国、南朝鲜和日本则主张建在日本的六所村。因为没有选择加拿大作为反应堆候选国，加拿大政府随后宣布，由于缺乏资金退出该项目。 ITER的相关会议确定，反应堆所在国出资48%，其他国家各出资10%。目前各项细节谈判正在紧锣密鼓地进行之中，反应堆建在哪里还没有最终确定。 尽管ITER计划采用了最先进的设计，综合了以往的经验和成果，比如采用全超导技术，但它的确还面临重重挑战。即使它能如期在2013年如期建成，这个10层楼高的庞大机器能否达到预期目标也还是个未知数。诸如探索新的加热方式与机制为实现聚变点火，改善等离子体的约束性能，反常输运与涨落现象研究等前沿课题，偏滤器的排灰、大破裂的防御、密度极限、长脉冲H-模的维持、中心区杂质积累等工程技术难关还有待于各国科技工作者群力攻关。即使对ITER的科学研究真的成功了，聚变发电站至少还要30～50年以后才能实现。 [编辑本段]前景意义 1952年，当第一颗氢弹爆炸之后，人类制造核聚变反应成为现实，但那只是不可控制的瞬间爆炸。从那个 人造太阳时候开始，科学家们一直在寻找途径，把氢弹爆炸在某个试验装置上面加以控制地让它发生，然后源源不断地取出它的核聚变能。50多年的时间过去了，这个梦想一直没能实现。 根据科学家的分析，如果我们未来能建成一座1000兆瓦的核聚变电站，每年只需要从海水中提取304公斤的氘就可以产生1000兆瓦的电量，照此计算，地球上仅在海水中就含有的45万亿吨氘，足够人类使用上百亿年，比太阳的寿命还要长。实现可控制的核聚变反应，打造一个“人造太阳”，已成为当今世界挡不住的一大诱惑。因为，这可以一劳永逸地解决人类存在的能源短缺问题，岂不幸哉！ 当今世界，人口爆炸性地增长，能源、资源危机步步逼近。这项前无古人的ITER计划，或许也是一个别无选择的计划，将为人类的生存和发展创造又一个“太阳”。虽然这个“太阳”离我们还有一段距离，有人估计需要50―100年，不过可以相信，“人造太阳”普照人间的这一天终将来临。 [编辑本段]评价及意义 EAST的成功建设得到国际聚变研究专家的高度评价。由29位国际聚变界权威人士组成的国际顾问委员会在评价意见中指出，“EAST是全世界聚变工程的非凡业绩，是全世界聚变能开发的杰出成就和重要里程碑”，“EAST是目前世界上唯一投入运行并拥有类似于即将建设的国际热核聚变实验堆（ITER）而采用全超导磁体的托卡马克装置。EAST的成功建设和运行为中国平等参加ITER这一重大国际合作奠定了基础”。 由国家发改委、中科院、科技部、国家档案局、国家环保总局、国家自然科学基金委的领导和相关院士及专家组成的34人验收委员会认为：EAST超导托卡马克核聚变实验装置项目实现了原定的建设目标，性能在同类装置中处于国际领先位置。这一具有我国自主知识产权的新一代全超导托卡马克核聚变实验装置率先在我国成功建成，整个实验系统运行稳定可靠，装置主机及其重要子系统均达到或超过设计指标，该装置已全面、优质完成，为我国核聚变事业的发展创造了良好的发展平台，也为我国全面参与国际合作项目奠定了坚实的基础。 国家发改委副主任张晓强说：“这是我国聚变开发史上一个不可缺少的重要步骤，也是我国科学家对世界科技发展的重要贡献。”

随着21世纪的到来，人类越来越关注科学技术的发展，其中很大的发展方向与新能源的发展方向有关，尽管地球资源众多，但它们无法承受对人类的无休止的剥削，因此开发新型可再生清洁能源是大多数国家的发展目标之一，说到当今的新清洁能源，我相信许多人会想到水力发电，光伏发电，风力发电等，但是依靠核技术的核发电是可以产生更大利益的发电模式。

而就在不久之前，韩国正式宣布“人造太阳”打破了世界纪录，是中国运行时间的两倍。一段时间以来，我相信每个人都已经被中国的“人造太阳”圈粉了，可能是利用核聚变技术产生巨大的能量，然后将其转化为有效的电能等，如果掌握得当，非常适合将来的发展，可再生清洁能源是我们当前研究的重中之重。

韩国在这个人造太阳能项目中取得了微小的成就

韩国对超导托卡马克的高级研究是韩国的人造太阳，实际上两年前，他们在1.5秒钟内达到了1亿摄氏度的等离子体离子温度，在19年内突破了8倍，今年11月底，韩国人造太阳打破了世界纪录，等离子运行时间从1亿度延长到20秒，要知道不久前中国的人造太阳创下了1亿度的纪录，持续了10秒，韩国的技术确实是中国运行时间的两倍，而且韩国的寿命将在未来五年内保持下去。

再生新能源的重要性

韩国的人造太阳此后便可以产生更多有效功率，因此当我们看到自己的发展时，还必须看待他人科学技术发展的成就。认识自己，了解自己并能够吸收其他国家的先进技术来改善自己是关键，这样才能吸取经验，强大自己。

人造太阳的原理

人造太阳的原理，万物生长靠太阳。可以说，太阳是地球最大的能量来源，现实中，中国真的有“人造太阳”，而且有两个，一个在安徽合肥，另一个则是位于四川成都。人造太阳的原理。

人造太阳的原理1

人造太阳本质是可控核聚变。

核反映分为两种：核裂变（fission）和核聚变（fusion）。所有的核反应，质子数都是守恒的。

核裂变是指讲一个原子分裂成许多原子，比如铀原子裂解成氪原子和钡原子（n+U→Kr+Ba+3n，n表示中子）这个过程中可以放出能量（只有在铁以后的元素裂变后放出的能量大于裂变所需要的能量，也就是说铁以后的元素进行核裂变才有意义）。目前人类掌握可控核裂变的能力，核电站便是其应用。

核聚变是指将不同的原子结合到一起变成一个原子，比如氢的两个同位素

氘氚结合形成氦原子（D+T=He+n，其中n表示中子，D表示氘，T表示氚）这个过程中同样可以放出能量（只有在铁以前的元素聚变后放出的能量大于聚变所需要的能量，也就是说铁以前的元素进行核聚变才有意义）。核聚变不会产生辐射污染。人类目前不掌握长时间可控核聚变的能力。氢弹是核聚变，确实不可控核聚变，而且氢弹需要原子弹（原理是核裂变放出大量能量）的爆炸进行引爆（这也是为什么虽然核聚变不会产生辐射污染，但是氢弹的引爆还是会产生辐射污染的原因）。太阳也是核聚变。为什么人类掌握了原子弹很快就造出了核电站，研究出了氢弹却迟迟做不出可控核聚变呢？

因为核聚变需要在极高的温度下才能够进行， 核聚变的反应基本步骤如下：

把反应所需要的混合气体加热到等离子态，使原子核和电子能够自由移动，大约需要十万摄氏度。

继续加热使原子核加速运动，从而在与其它原子核碰撞时结合成一个更大的原子核，需要上亿摄氏度。

没了。

听上去好像挺简单，但是在哪有能够承受上亿度的材料来做反应堆呢？

打个比方，核反应就像一个稳定的投资，方案A：投资10万，回报100万；方案B：投资1亿，回报1000亿；A方案就相当与核裂变，B方案相当于核聚变；听上去B方案多划算，赚的又多，回报率又高，但是关键是你没有1亿啊。

感谢全世界科研工作者的努力，现在已经有很多可行的思路。

最早的著名方法是"托卡马克"（TOKAMAK）型磁场约束法（也是现在最主流的方法）。它是利用通过强大电流所产生的强大磁场，把等离子体

约束在很小范围内使机器设备不需要直面上亿摄氏度的反应以实现上述三个条件。目前已经可以成功运行，但是运行时间极短远达不到应用的地步。我国大型托卡马克

装置"东方超环"EAST，维持上亿摄氏度运行10秒。这已经是目前世界上最好的成绩，但离应用还有很长的路要走。而且按照现有的技术水平，要建立托卡马克型核聚变装置，需要几千亿美元。

另一种实现核聚变的方法是惯性约束法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体，装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压（反作用力是一种惯性力

，靠它使气体约束，所以称为惯性约束），就像喷气飞机气体往后喷而推动飞机前飞一样，小球内气体受挤压而压力升高，并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度（大概需要几十亿度）时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。这种爆炸过程时间很短，只有几个皮秒（1皮等于1万亿分之一秒）。如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去，所释放出的能量就相当于百万千瓦级的`发电站。 原理上虽然就这么简单，但是现有的激光束或粒子束

所能达到的功率，离需要的还差几十倍、甚至几百倍，加上其他种种技术上的问题，使惯性约束核聚变仍是可望而不可及的。

尽管实现受控热核聚变仍有漫长艰难的路程需要我们征服，但其美好前景的巨大诱惑力，正吸引着各国科学家在奋力攀登。

人造太阳的原理2

有一部小说叫《中国太阳》，讲的是农村小伙儿水娃不断奋斗，借助“中国太阳”工程成为深空宇宙开拓者，为人类解决能源问题的故事。

现实中，中国真的有“人造太阳”，而且有两个：一个在安徽合肥西郊“科学岛”上的中国科学院合肥物质科学研究院内，是有着“东方超环”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(简称EAST)另一个则是位于四川成都中核集团核工业西南物理研究院的中国环流器二号M装置(HL-2M)。

5月28日，“东方超环”再次刷新了世界纪录：在其第98958次放电中，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，是1亿摄氏度20秒原纪录的5倍。这意味着人类让核聚变成为未来清洁新能源的努力，又一次取得了突破性进展，标志着我国在稳态高参数磁约束聚变研究领域将继续引领着国际前沿。

理想的“终极能源” 一旦掌握了核聚变能，人类将实现“能源自由”

煤、石油、天然气，这些人类赖以生存的不可再生能源终有一天将被耗尽。人类面临着严重的能源危机和环境危机。如何从根本上解决这一问题?寻找新能源。

万物生长靠太阳。可以说，太阳是地球最大的能量来源，它的表面温度约6000摄氏度，内核温度约1500万摄氏度，像一个熊熊燃烧的大火球，每秒钟可散发出相当于1亿亿吨煤炭完全燃烧产生的能量。

太阳为什么能产生这么大的能量?因其内部持续不断的核聚变反应。而支撑这种聚变反应的主要原材料氘，在地球上的储量极其丰富。

据测算，从1升海水中提炼出的氘，经核聚变反应后释放的能量相当于300升汽油燃烧的能量。而海洋中蕴藏着约40万亿吨氘，理论上用于聚变反应释放的能量足够人类使用上百亿年，几乎无穷无尽。

由此，模仿太阳聚变反应原理造一个“太阳”，被科学家们认为是解决人类能源危机的最佳方案。

核聚变的原理是由质量较小的原子——如氢的同位素氘、氚，在极高温条件下使核外电子摆脱原子核的束缚，两个原子核相互碰撞聚合，生成新的质量更重的原子核氦，由于质量亏损和质能转换，释放巨大的能量。

“简单来说，地球上‘最容易’实现的氘氚核聚变反应的最终生成物是氦和携带能量的中子，而氦是非常清洁的。”中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所的鄢容博士告诉记者，这是一种清洁能源，没有碳排放，没有放射性废料，也不会出现燃料棒熔断的灾难，比风能和太阳能稳定，被认为是一种理想的“终极能源”。“一旦掌握了核聚变能，人类将实现‘能源自由’。”

人造太阳的原理3

所谓的“人造太阳”，是对“受控核聚变实验装置”的形象性的称呼。

我们知道，太阳这类恒星之所以能够发出巨大的能量，是因为在恒星中时刻都在发生着氢聚变为氦的核聚变反应。人类制造出的氢弹，就是不受控制的核聚变反应。核聚变反应产生出巨大的能量，而要让核聚变反应产生的能量为人类所用，就必需要让核聚变反应在受到控制的条件下发生，让反应强就强，让反应弱就弱，让反应停止就能停止，就象现在的核电厂一样。只是现在的核电厂用的是核裂变反应产生的能量，而不是聚变。

但由于核聚变反应使用的原料是氢，是气体，发生反应时，压力要非常大，温度高达5000万度以上，没有材料能够承受这么高的温度和压力。所以科学家就设计了一种装置，让高温高压状态下的氢气由高磁场束缚住，不让它乱跑，也不让它与周边的材料接触，以免材料在高温下融化。同时又在高磁场条件下，能够把核聚变产生的能量引导出来，用来发电。

由于这个装置产生的核聚变反应与太阳等恒星上发生的反应类似（虽然也是氢核的聚变反应，但并不完全一样），所以就形象地把这个装置称为“人造太阳”。

地球上的资源总有一天会枯竭，加上生态环境持续恶化。面对人类离不开的能源需求，如何才能够得到充分的保障与满足，以及环境保护。寻找与开发新的清洁能源，将成为一种战略必然。在此大背景下，通过核聚变原理技术，制造人造太阳变现成安全能源，已成为未来清洁能源的一个选项。一旦成功，将会给众多领域带来跨越性进步，比如：航天、电力等。