核聚变有多厉害

从人类祖先从树上下来开始直立行走，到发射火箭把宇航员送上太空和月球，在这几十万年里人类对能源的使用方式几乎没什么改变。

不论是古代的钻木取火还是柴草煤炭，还是近代以来的石油和天然气，这些能源本质上都属于化学能，都是通过破坏燃料的化学键来获得能量，电能的产生更是通过简单粗暴的 “花式烧开水” 来实现的。

直到核能的被发现和利用，人类才算又打开了一扇能源之门，而且这道门里的能量密度， 是化学能的上百万倍 。

因为相比分子层面化学键的断裂，扎根于原子层面的核能，释放的能量更加彻底，但人类目前掌握的可控核裂变技术，还只是入门级别的核反应，能量释放远超核裂变的 核聚变 ，才是核能真正威力的体现。

此刻天空中的太阳就是最好的例子：它靠着内部氢元素核聚变的能量，已经释放了 50亿年 的光和热了。

如果人类掌握了可控核聚变技术，就相当于自己制造了一颗太阳，靠着它带来的无尽的光和热，可以释放近乎无限的电能， 永不枯竭的可控核聚变小太阳 ，将成为未来太空开发和星际航行的必备能源。

举例来说：目前传统的火力发电站，如果年发电量是 100万千瓦 的话，大约要耗费 200万吨 煤来烧开水，同等发电量的情况下，核裂变发电厂需要 30吨 核燃料来烧开水，但如果是核聚变发电厂的话，只需要 0.6吨 聚变燃料，就能实现发电 100万千瓦 的目标。

地球海水中的氢元素，以及氢元素的三种同位素氕氘氚，都能作为核聚变的燃料，而且每升海水中就含有 0.03克氘 ，在全球海洋储水量高达 13.8亿立方千米 的情况下，其中蕴含的聚变燃料足够人类文明挥霍数万年，不但能从根本上解决能源问题，而且还能避免对地球环境的污染。

甚至在能源空前富裕之后，无线供电过程中产生大量损耗也许都能被接受，届时整个地球都将笼罩在电能场中， 电将和空气一样无处不在，任何用电的设备都能随时接收到电力 ，再也不需要充电。

但比地球海洋中的氢更适合做核聚变燃料的， 是远在38万公里外的月球氦3 ，现在各国去月球的目的，也基本都是为了它。

因为氦3在核聚变过程中不会产生任何辐射，且仅在月表的月壤中就有超过 100万吨氦3 ，未来不管是运回地球补贴家用，还是直接在月球上建立核聚变发电站扩大月球基地，都需要大规模开采氦3。

《钢铁侠》中安放在主角胸口的方舟反应堆，在背景故事里也属于核聚变反应堆，但不同于氢弹和太阳这样的热核聚变反应， 钢铁侠的方舟反应堆属于“冷核聚变” ，也就是一种在常温条件下就能实现聚变能量释放的技术，属于地地道道的“黑 科技 ”。

从上世纪50年代提出可控核聚变以来，这项技术就有了一个 “50年魔咒” 。

因为每次问 “什么时候实现可控核聚变？”

得到的回答都是

“50年后”

虽然现在合肥中科大的 “中国太阳” 可控核聚变装置，已经实现了1亿摄氏度情况下稳定运行100秒，其他国家的可控核聚变技术也在进步，但它们都有一个致命的弱点， 那就是输入的能量远大于输出的能量 ，现在最好的实验数据，也仅仅是输出的能量略小于或者相等于输入的能量。

这个弱点或者说缺点，决定了目前的可控核聚变技术无法投入实际应用，考虑到核能的能量密度， 只有当输出的能量10倍甚至20倍超过输入的能量时 ，可控核聚变技术才算成功，人造太阳才能成为现实。

如果在下一个50年里，可控核聚变真的能成功的话，人造太阳的能量肯定会被首先应用在火箭和飞船上，到时候只需要很少的核燃料，就能把体积巨大的火箭和飞船送上太空， 速度也将达到千分之一甚至百分之一光速。

人类文明灿烂的未来，也将被可控核聚变发出的光点亮。

地球还是那个地球，几乎不会变少。煤炭的燃烧过程虽然相当复杂，但化学反应不是核反应，它简单的遵守质量守恒的规律。烧煤炭与太阳上的核聚变不一样，太阳上的氢核聚变成氦，每秒钟将大约4,200,000吨质量转化成能量，然后能量被辐射到太空中，因此太阳的核聚变真的会让太阳质量减少，而且太阳还会因此往外狂吹太阳风，也是在损失质量，但这些损失的质量，只不过相对于太阳的总质量来说，这些减少的质量都微不足道。

某些可溶的碳酸氢盐(如碳酸氢钙或碳酸氢镁)在饱和的条件下，会跟碳酸盐(如碳酸钙或碳酸氢镁)形成动态溶解平衡，这个过程可以参考溶洞的形成，最后石灰岩又沉积下来，形成岩石，乃至岩层。于是，二氧化碳又被固定到地壳之中。植物的光合作用的效率也会因二氧化碳浓度的提升而提升，固碳效率相应提高，但这个过程比较慢。毕竟地球上的植物经过数亿年，才形成了这么多的煤炭。一次性燃烧完，要让植物再把它们固定下来，可不是一两年的事情。

在正常的情况下，地球上的绿色植物以及水都会把空气中的二氧化碳气体固定起来，转化为固体的碳，重新回归到地壳当中。这样可以是地球大气中的二氧化碳维持在一个比较稳定的范围之内。这就是地球上的碳循环。如果全部将煤炭烧了，这一平衡将被打破，后果很严重。不管怎么说，如果地球上的煤炭烧光了地球的总质量是不会变化的。

实际上，无论是煤炭还是石油，在整个燃烧过程中都会产生大量的二氧化碳，以及少量其他废气。这些气体实际上就会进入到大气当中，成为大气的一部分，因此，生成物中除了固体质量还在地球上，其余的几乎全部的质量都以气体的形式成为了大气的一部分。

但这并不意味着就结束了，实际上，这些气体还有可能跟着各类循环系统进入回到地面，海洋，甚至是生物的体内。比如说，二氧化碳就如参与到碳循环当中。

物质由分子构成，分子由原子构成，原子中的原子核又由质子和中子构成，原子核外包覆与质子数量相等的电子。质子带正电，中子不带电。电子受原子核中正电的 吸引，在轨道上围绕原子核旋转。不同元素的电子、质子数量也不同，如氢和氢同位素只有1个质子和1个电子，铀是天然元素中最重的原子，有92个质子和92个电子。

核聚变是指由质量轻的原子（主要是指氢的同位素氘和氚）在超高温条件下，发生原子核互相聚合作用，生成较重的原子核（氦），并释放出巨大的能量。1千克氘全部聚变释放的能量相当11000吨煤炭。其实，利用轻核聚变原理，人类早已实现了氘氚核聚变---氢弹爆炸，但氢弹是不可控制的爆炸性核聚变，瞬间能量释放只能给人类带来灾难。如果能让核聚变反应按照人们的需要，长期持续释放，才能使核聚变发电，实现核聚变能的和平利用。

如果要实现核聚变发电，那么在核聚变反应堆中，第一步需要将作为反应体的氘-氚混合气体加热到等离子态，也就是温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚，让原子核能自由运动，这时才可能使裸露的原子核发生直接接触，这就需要达到大约10万摄氏度的高温。第二步，由于所有原子核都带正电，按照同性相斥原理，两个原子核要聚到一起，必须克服强大的静电斥力。两个原子核之间靠得越近，静电产生的斥力就越 大，只有当它们之间互相接近的距离达到大约万亿分之三毫米时，核力（强作用力）才会伸出强有力的手，把它们拉到一起，从而放出巨大的能量。

质量轻的原子核间静电斥力最小，也最容易发生聚变反应，所以核聚变物质一般选择氢的同位素氘和氚。氢是宇宙中最轻的元素，在自然界中存在的同位素有： 氕、氘 （重氢）、氚（超重氢）。在氢的同位素中，氘和氚之间的聚变最容易，氘和氘之间的聚变就困难些，氕和氕之间的聚变就更困难了。因此人们在考虑聚变时，先考虑氘、氚之间 的聚变，后考虑氘、氘之间的聚变。重核元素如铁原子也能发生聚变反应，释放的能量也更多；但是以人类目前的科技水平，尚不足满足其聚变条件。

为了克服带正电子原子核之间的斥力，原子核需要以极快的速度运行，要使原子核达到这种运行状态，就需要继续加温，直至上亿摄氏度，使得布朗运动达到一个疯狂的水平，温度越高，原子核运动越快。以至于它们没有时间相互躲避。然后就简单了，氚的原子核和氘的原子核以极大的速度，赤裸裸地发生碰撞，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。

反应堆经过一段时间运行，内部反应体已经不需要外来能源的加热，核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要将氦原子核和中子及时排除出反应堆，并及时将新的氚和氘的混合气输入到反应堆内，核聚变就能持续下去；核聚变产生的能量一小部分留在反应体内，维持链式反应，剩余大部分的能量可以通过热 交换装置输出到反应堆外，驱动汽轮机发电。这就和传统核电站类似了。

一说起核聚变，大家会认为那似乎是遥远的未来才能用上的资源。实际上，太阳和其他恒星上时时刻刻都在进行着核聚变反应，太阳能本质上就是太阳的核聚变能中被太阳光送到地球上的那一部分。煤炭、石油、天然气等化石能源本质上是古生物以特殊形式储存起来的太阳能(也就是核聚变能)水力发电之所以能利用源源不绝地从高处向低处流的水能，归根结底是太阳能把低处的水蒸发，以雨、雪的形式落在高处造成的风力、波浪、海洋热能等等也都是太阳能的转化形式，所以，除了核聚变能是铀等裂变物质固有的、地热能是地球固有的、潮汐能主要是由太阳和月球的引力造成的以外，其他的能源几乎都来自太阳的核聚变能。

自从1952年美国试验成功第一颗氢弹(我国第一颗氢弹于1967年试验成功)以来，人类开始直接利用聚变能。氢弹爆炸是氘和氚的热核聚变反应，它的巨大能量在一瞬间释放出来，不可控制，只能当做炸弹作破坏之用而无法和平利用。只有受控核聚变才是人类取之不尽、用之不竭的既安全又清洁的能源，只有受控核聚变才能让人类一劳永逸地彻底摆脱能源危机的困扰。

核聚变反应示意图

受控核聚变消耗的是氘和氚。其中氘是天然存在的，每升海水中含有0.03克氘，地球的海洋里共含45万亿吨氘，所以氘是取之不尽、用之不竭的。氚可以用储量丰富的锂在反应堆中生成，氘—氚将作为第一代聚变反应堆燃料。氘—氘将作为第二代聚变反应堆燃料，它不用较麻烦的氚，只用氘就行了，但它的点火条件比氘—氚燃料还要高些，将来的受控核聚变反应堆会比现在的核裂变反应堆安全得多，因为核聚变反应堆不会产生大量强放射性物质，而且核聚变燃料用量极少，每秒钟只须投入1克停止投入燃料，核聚变反应堆就能迅速关闭，不致发生重大事故。

核聚变反应堆的真正问题不在于关闭，而在于它太难启动了。要实现受控核聚变反应，必要的条件是:要把氘和氚加热到几亿度的超高温等离子体状态，这种离子体粒子密度要达到每立方厘米100万亿个，要使能量约束时间达到1秒钟以上。这也就是核聚变反应点火条件，此后只须补充燃料(每秒钟补充约1克)，核聚变反应就能继续下去。

无论什么样的容器都经受不起这样的超高温，所以，受控核聚变的关键技术在于用磁场把高温等离子体箍缩在真空容器中平缓地进行核聚变反应。但是高温等离子体就像一匹烈马，很难约束得住，被箍缩的高温等离子体很难保持稳定，它应是均匀的柱状，但它细的地方会变得很细，像香肠一样，最后会这里断开，有时会变得弯曲，像香蕉一样，最终触及器壁。人们研究得较多的是一种叫做托卡马克的环形核聚变反应堆装置，但它至今不能连续运转。所以，托卡马克有无前途，人们还在争论。

另一种方法是惯性约束，即用强功率驱动器(激光、电子或离子束)把燃料微粒高度压缩加热，实现一系列微型核爆炸，然后把产生的能量取出来。惯性约束不需要外磁场，系统比较简单，但这种方法还有一系列技术难题有待解决。

受控核聚变试验装置

总之，未来的受控核聚变反应堆将是包括了复杂的供电系统、大型超真空系统、加料系统、大容量制冷系统、氚处理系统、遥控操作系统等系统的极复杂的高技术装置，再进一步，将是聚变—裂变混合反应堆。它的中心是聚变反应堆芯，其周围是天然铀组成的包层，包层可以被转换成裂变材料，起到燃料增殖作用，与裂变反应堆相匹配，大大提高铀资源的利用率。当然，它的结构必定复杂得多，实现起来在技术和工程上难度非常大。

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。 利用核能的最终目标是要实现受控核聚变。裂变时靠原子核分裂而释出能量。聚变时则由较轻的原子核聚合成较重的较重的原子核而释出能量。最常见的是由氢的同位素氘（读"刀"，又叫重氢）和氚（读"川"，又叫超重氢）聚合成较重的原子核如氦而释出能量。核聚变较之核裂变有两个重大优点。一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘，经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍，可以说是取之不竭的能源。至于氚，虽然自然界中不存在，但靠中子同锂作用可以产生，而海水中也含有大量锂。

第二个优点是既干净又安全。因为它不会产生污染环境的放射性物质，所以是干净的。同时受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续地稳定进行，所以是安全的。

目前实现核聚变已有不少方法。最早的著名方法是"托卡马克"型磁场约束法。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以实现上述三个条件。虽然在实验室条件下已接近于成功，但要达到工业应用还差得远。按照目前技术水平，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）。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。

核聚变发电是一种利用原子核聚变反应产生热能，然后利用热能发电的技术。它是21世纪正在研究中的重要技术，主要是把聚变燃料加热到1亿度以上高温，让它产生核聚变，然后利用热能。

与核裂变相比,热核聚变不但资源无限易于获得，其安全性也是核裂变反应堆无法与之相比的。热核反应堆如果在事故状态释能增加时，电浆与放电室壁的相互作用强度则增大，由此进人电浆的杂质随之增加。核聚变发电的最终实现还需很长的时间。

基本介绍中文名 ：核聚变发电 外文名 ：Nuclear fusion power 时间 ：21世纪 技术 ：核聚变 领域 ：能源 学科 ：核工程 介绍,两个条件,极高的温度,充分的约束,比较,优点,缺点,遇到的问题,相关新闻,KSTAR,发展总趋势, 介绍 核聚变，又称核融合、融合反应或聚变反应，是将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核（或粒子）的一种核反应形式。两个较轻的核在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量，两个轻核在发生聚变时因它们都带正电荷而彼此排斥，然而两个能量足够高的核迎面相遇，它们就能相当紧密地聚集在一起，以致核力能够克服库仑斥力而发生核反应，这个反应叫做核聚变。 聚变是轻核（主要是氢的同位素氘和氚）聚合成较重的原子核，同时释放出巨大能量的过程，太阳发光发热和氢弹爆炸就是这样的原理。聚变能的特点是：聚变反应释放出大量的能量（一升海水中的氘通过聚变反应可释放出相当于300升汽油燃烧的能量）；聚变资源丰富（地球上海水中所含的氘，如果用于氘氘聚变反应可供人类用上亿年，而用于产生氚的锂也有比较丰富的储量）；聚变的反应产物是比较稳定的氦。由于其固有的安全性、环境的优越性、燃料资源的丰富性，聚变能被认为是人类最理想的洁净能源之一。 早在上世纪五十年代初人类就实现了聚变核反应，这就是氢弹的爆炸。它是依靠核子弹爆炸时形成的高温高压，使得热核燃料氘氚发生聚变反应，释放巨大的能量，形成强大的破坏力。但是氢弹瞬间的猛烈爆炸是无法控制的。要把聚变时释放出的巨大能量用于社会生产和人类生活，必须对剧烈的聚变核反应加以控制。因而实现受控热核聚变一直是科学家们的梦想。 核聚变反应堆是一种满足核聚变条件从而利用其能量的装置。从目前看实现核聚变有2种方法,一种是使用托卡马克装置实现,托卡马克是一环形装置,通过约束电磁波驱动,创造氛、氖实现聚变的环境和超高温,实现对聚变反应的控制另一种方式是通过高能雷射的方式实现。第一种方式已于20世纪90年代初实现,目前正在进行工程设计第二种方式已接近突破的边缘。由于核聚变是在极高的温度下完成的,所以又常称其为热核反应。以下所讨论的均以第一种方式为基础进行。 两个条件 实现受控热核聚变反应应满足两个苛刻条件： 极高的温度 要使两个原子核发生聚变反应，必须使它们彼此靠得足够近，达到原子核核心子与核子之间核力的作用距离，此时核力才能将它们“粘合”成整体形成新的原子核。由于原子核都带正电，当两个原子核靠得越来越近时，它们之间的静电斥力也越来越大。静电斥力也称静电势垒，它像一座高山一样将两个轻核隔开。据实验资料估计，要使两个氘核相遇，它们的相对速度必须大于每秒1000公里。此时单个氘核具有巨大的动能，对于一团氘核整体而言，则具有极高的温度。两个氘核产生聚变反应时，温度必须高达一亿度。氘核与氚核间发生聚变反应时，温度也须达到五千万度以上。这种在极高温度下才能发生的聚变核反应也称热核反应。在如此高温下，物质已全部电离，形成高温电浆。 充分的约束 充分的约束，指将高温电浆维持相对足够长的时间，以便充分地发生聚变反应，释放出足够多的能量，使聚变反应释放的能量大于产生和加热电浆本身所需的能量及其在此过程中损失的能量。这样，利用聚变反应释放出的能量就可以维持所需的极高温度，无需再从外界吸收能量，聚变反应就能够自持进行。表征这个概念的科学术语叫做“聚变点火”。要实现聚变点火，必须达到一定的约束时间。约束时间跟密度相关，密度大，单位时间里参加反应的原子核较多，释放的能量也较多，必要的约束时间相应较短。反之，约束时间必须较长。英国科学家劳逊在五十年代详细研究了实现聚变点火必须满足的条件（点火条件也称劳逊条件或劳逊判据），它是温度T和约束时间τ跟密度n乘积的函式。从对高温粒子的约束方式看目前有磁约束和惯性约束两种。 比较 优点 （1）反应放能效率极高。（注：放能效率指单位质量的燃料所能产出的能量） 聚变反应将质量转化为能量，根据爱因斯坦著名的质能方程E=mc2可知很小的质量转化为巨大的能量，所以聚变反应的放能效率极高。 （2） 不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； 反应物及产物的放射性 作为反应物的氘、锂和作为反应产物的氦4He都是没有放射性的。而反应物氚是有放射性的，但它的半衰期相对而言很短。 氚对人体的危害主要是吸入人体后的内辐照。氚的半衰期为12.3年的β-辐射，每公斤氚的放射性为9.7×106居里，平均辐射能量为5.7keV。 聚变堆中氚的释放途径有：事故释放；维修操作和运行中的泄漏；由于氚通过管壁和容器的渗透力很强，可引起氚的漏失。 若采用三级大气氚控制，从堆大厅释放到环境中的氚可控制到小于1居里/天。机率分析结果表明，若假象事故态时释放到堆大厅的氚为10×106居里。在FEB和ITER中的氚均为3kg左右，在停堆时刻，包层中氚的总放射性为3.3×107居里。 （3）原料丰富且分布广泛 聚变发电所需要的直接燃料是氘和氚。1g的氘将产生3000×1011J的电能，所以要提供当前世界上所有的能量消耗（相当于每年3×1013J）将需要每年1000t的氘。氘是很容易获得的，因为每6700份水中就有一份是氘。如果考虑到所有的海水，则有总量超过1015t的氘，足可以近乎于无限地提供我们所需要的能量。氘可以采用电解水的方法直接从水中提取，成本很低。 然而氚在地球上并不天然存在，因为它是半衰期为12.3年的放射物。所以作为一种燃料，氚只能通过人工制造得到。最方便的产氚方式是中子和锂的反应。目前，有足够的锂可以至少维持几万年。 所以，聚变燃料必须的原材料理和水的储量相当丰富，而且这些原材料分布广泛，任何一个国家不可能垄断市场。 （4）不存在对石化燃料的依赖； 聚变发电站的基本原理是利用氘氚发生聚变反应来获取能量，并使用蒸汽轮机将其转化为电能。反应的原料是氘、氚和用于氚增值的金属锂，摆脱了对石化燃料的依赖。反应所产生的能量一部分用于维持聚变反应持续进行，剩下的用于发电。所以除了最初启动聚变反应需要消耗额外的能量，接下来不再需要对其提供能量。 （5）基本不污染环境； 由聚变发电站原理可以知道聚变发电不会产生污染大气的气体，它的产物是对环境无害的氦气；另外如上所讨论，聚变电站产生的放射性物质较裂变电站而言很少，而且这些放射性产物的半衰期也是相当短的。 （5）无核事故风险。 聚变电站是固有安全的；它不会爆炸或脱离控制，不像裂变电站那样包含足够运行很多年大量铀或钸燃料，聚变电站只含有非常少量的氘和氚燃料。通常只有1克——只够维持几秒的反应。如果燃料不连续更换，聚变反应将会终止。 缺点 （1）实现太难 裂变能的利用，从开始实现“链式反应”（1943年）到形成一代“能源”（1970年）不过20余年，只因“三里岛”和“车诺比”两次核事故才使裂变能源的发展停顿下来。而对聚变能的发展来说，已研究了50年，预期还要50年才能广泛套用，原因何在？现在能回答的是: ①对电浆了解还是初步；②支持磁约束的各种技术（超导、低温、超高真空、微波、材料等）非常复杂，因为氘氚反应要产生14MeV的强中子辐射，而且还要把上亿度高温的电浆维持相当长的时间，这对人类现有的技术积累，提出了挑战；③全世界对发展巨变还没有形成一致的时间表，很难集中人力、物力和财力。 （2）第一代核反应，即氘氚反应有中子产生 遇到的问题 所需解决“自持燃烧”及“稳态运行”的关键的物理和技术问题列举如下: 自持燃烧的关键问题 （1）氘氚电浆的特征 （2）α粒子的约束 （3）α粒子的 “排灰” （4）遥控操作技术 （5）α粒子驱动的不稳定性研究 （6）自持燃烧的剖面控制 （7）高增益的燃烧控制 稳态运行的关键物理和技术问题 （1）高自举电流份额 （2）稳态运行的磁铁 （3）稳态的电流驱动 （4）氚工艺 （5）长于小时计的放电脉冲时间 （6）解决电浆的“大破裂” （7）包层工程 （8）低 “活化”材料 （9）氚“自持” （10）多于月计的运行时间 （11）电功率输出 只有在此基础上再发展实验堆和商用堆原型，才能说“商业化”。若以一代装置需10余年计，这三代就需40到50年，所以说聚变商用化（托卡马克途径）大约在2050年后实现不是没有根据的。因此，聚变能的套用是“任重而道远”。有人说裂变能的利用，从开始实现“链式反应”（1943年）到形成一代“能源”（1970年）不过20余年，只因“三里岛”和“车诺比”两次核事故才使裂变能源的发展停顿下来。而对聚变能的发展来说，已研究了50年，预期还要50年才能广泛套用，原因何在？现在能回答的是: ①对电浆了解还是初步；②支持磁约束的各种技术（超导、低温、超高真空、微波、材料等）非常复杂，因为氘氚反应要产生14MeV的强中子辐射，而且还要把上亿度高温的电浆维持相当长的时间，这对人类现有的技术积累，提出了挑战；③全世界对发展巨变还没有形成一致的时间表，很难集中人力、物力和财力。 相关新闻 新华网合肥9月28日电（记者喻菲 蔡敏 程士华）世界领先的中国新一代热核聚变装置EAST28日首次成功完成了放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温电浆放电。 负责这一项目的中国科学院电浆所所长李建刚研究员在接受新华社记者采访时说，此次实验实现了装置内部1亿度高温，电浆建立、圆截面放电等各阶段的物理实验，达到了预期效果。 工艺鉴定组专家、中科院基础科学研究局金铎研究员在实验后的新闻发布会上宣布，EAST通过国家“九五”大科学工程工艺鉴定。 参与EAST研究合作的美国通用原子能公司盖瑞·杰克逊博士说：“EAST成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置，它将在未来10年内保持世界先进水平。” 据了解，EAST装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的。 记者在实验控制室看到，这个近似圆柱形的大型物体由特种无磁不锈钢建成，高约12米、直径约5米，据介绍其总重量达400吨。 李建刚研究员说，与国际同类实验装置相比，EAST是使用资金最少、建设速度最快、投入运行最早、运行后获得等离子放电最快的先进核聚变实验装置。 “这意味着人类在核聚能研究利用领域取得重大进步，也标志著中国在这一领域进入国际先进水平”，李建刚说。 人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。氢弹爆炸时释放出极大的能量，给人类带来的是灾难。而科学家们却希望发明一种装置，可以有效地控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出，以解决人类面临的能源短缺危机。 美、法等国在20世纪80年代中期发起了耗资46亿欧元的国际热核实验反应堆（ITER）计画，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆，为人类输送巨大的清洁能量。这一过程与太阳产生能量的过程类似，因此受控热核聚变实验装置也被俗称为“人造太阳”。 中国于2003年加入ITER计画。位于安徽合肥的中科院电浆所是这个国际科技合作计画的国内主要承担单位，其研究建设的EAST装置稳定放电能力为创记录的1000秒，超过世界上所有正在建设的同类装置。 EAST大科学工程总经理万元熙教授说，与ITER相比，EAST在规模上小很多，但两者都是全超导非圆截面托卡马克，即两者的电浆位形及主要的工程技术基础是相似的，而EAST至少比ITER早投入实验运行10至15年。因此，无论从人才培养和奠定工程技术及物理基础的角度上说，EAST都将为ITER计画做出重要的、实质性的贡献，并进而为人类开发和最终使用核聚变能做出重要贡献。 不过，万元熙研究员说，虽然“人造太阳”的奇观在实验室中初现，但离真正的商业运行还有相当长的距离，它所发出的电能在短时间内还不可能进入人们的家中。但他预测，根据目前世界各国的研究状况，这一梦想最快有可能在2040－2060年后实现。 万元熙说，未来的稳态运行的热核聚堆用于商业运行后，所产生的能量够人类用数亿年乃至数十亿年。从长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源，人类将从“石油文明”走向“核能文明”。 KSTAR KSTAR（Korea Superconducting Tokamak Advanced Research）是韩国大田研究基地国家聚变研究所的超导托卡马克核聚变装置，被称为“韩国太阳”，它是国际热核聚变实验反应堆（ITER）项目的一部分。KSTAR是世界上首一个采用新型超导磁体（Nb3Sn）材料产生磁场的全超导聚变装置，磁场强度是使用铌钛系统核聚变装置的3倍多。核聚变相比核裂变释放的能量更大，而且放射性污染几乎为零，其原料可以直接取于海水，是理想的能源方式。KSTAR的成功为韩国的利用核聚变发电奠定了基石。韩国计画在以后30年左右开始利用核聚变发电。 在2012年，它成功地维持高温电浆（约5000万摄氏度）17秒。 发展总趋势 中国正在加大能源结构调整力度。积极发展核电、风电、水电等清洁优质能源已刻不容缓。中国能源结构仍以煤炭为主体，清洁优质能源的比重偏低。 2014年中国运行核电机组22台，装机容量达2029.658万千瓦，核电发电量仅占全国发电量2.1%。在建的核电机组有26台，约2800万千瓦。预计到2020年前，中国在运核电装机达到5800万千瓦，在建3000万千瓦。到2050年，根据不同部门的估算，中国核电装机容量可以分为高中低三种方案：高方案为3.6亿千瓦（约占中国电力总装机容量的30%），中方案为2.4亿千瓦（约占中国电力总装机容量的20%），低方案为1.2亿千瓦（约占中国电力总装机容量的10%）。 中国国家发展改革委员会正在制定中国核电发展民用工业规划，准备到2020年中国电力总装机容量预计为9亿千瓦时，核电的比重将占电力总容量的4%，即是中国核电在2020年时将为3600-4000万千瓦。也就是说，到2020年中国将建成40座相当于大亚湾那样的百万千瓦级的核电站。 从核电发展总趋势来看，中国核电发展的技术路线和战略路线早已明确并正在执行，当前发展压水堆，中期发展快中子堆，远期发展聚变堆。具体地说就是，发展热中子反应堆核电站；为了充分利用铀资源，采用铀钸循环的技术路线，中期发展快中子增殖反应堆核电站；远期发展聚变堆核电站，从而基本上“永远”解决能源需求的矛盾。