核聚變

核聚變，是產生核能的一種方式，也是迄今為止，最高級也最難以“駕馭”的能源來源。

核聚變就是小質量的兩個原子核合成一個比較大的原子核，在這個變化過程中會釋放出巨大的能量。相比核裂變，核聚變的放射性污染等環境問題少很多。如氘和氚之核聚變反應，其原料可直接取自海水，來源幾乎取之不盡，因而是比較理想的能源取得方式。

到目前為止，雖然人類已經可以實現不可控核聚變，如氫彈爆炸，但要想有效利用、控制核聚變的速度和規模，實現持續、平穩的能量輸出，尚是人類掌握聚變核能源道路上的最大掣肘。而且核聚變能目前的設計成本很高，與使用煤和天然氣等化石燃料的系統相比不具成本優勢。

基于磁約束的ITER計劃（國際熱核聚變實驗堆計劃）被人們寄予厚望，該“人造太陽”工程的核心裝置叫做“托卡馬克”（TOKAMAK），名字來源于環形、真空室、磁、線圈的英文，由前蘇聯科學家阿齊莫維齊等人在20世紀50年代發明。裝置中央是個環形真空室，外面纏繞著線圈。通電時，內部會產生巨大螺旋型磁場，將等離子體加熱到超高溫度，以促成核聚變。中國科學院等離子體物理研究所的EAST托卡馬克，近年來取得了很高的成就。

美國對核聚變的研究走在了世界前列。近日，美國工程師設計出一種新型核聚變反應堆模型，當將其升級到一座大型發電廠大小時，成本比能提供同樣電力產出的燃煤發電廠還低，僅為ITER的十分之一，但產能為其5倍。這個名為“dynomak”的核聚變反應堆由亞伯和曾在麻省理工學院研究核反應堆設計的博士生德里克·薩瑟蘭合作進行。他們在一個密閉空間內制造出了一個磁場，將等離子體束縛在合適的地方，而且時間足夠長，讓核聚變可以產生，使熱的等離子體可以發生反應并燃燒。這一反應堆本身能很好地保持穩定，會持續加熱等離子體從而維持熱核反應。 新設計中的磁場名為“球型馬克（spheromak）”，其大部分磁場通過驅動電流形成等離子體本身而形成，這就減少了所需物質的數量且使研究人員能壓縮反應堆的大小。目前，“dynomak”核反應堆模型的大小和電力產出僅為最終大小和產出的十分之一，還有很大的改進空間。研究人員對模型進行的測試表明，隨著研究的進一步發展以及設備的擴張，他們能升級到更高溫度的等離子體并得到更大的聚變能產出。

歐洲也在加快對核聚變的研究。日前歐盟委員會宣布，歐盟成員國以及瑞士的聚變研究實驗室共同啟動一個名為“歐洲核聚變”的新項目，旨在推動聚變能技術研究。該實驗室在2012年發布了2050年前聚變能發展路線圖。研究人員希望，“歐洲核聚變”項目能解決路線圖初始階段的重要科學和技術挑戰，重點之一就是為正在法國建造的國際熱核聚變實驗堆提供科學和技術支持。“歐洲核聚變”各參與方共同成立了一個為期五年（2014年至2018年）的聯合項目，總預算約為8.5億歐元。（本文根據相關媒體報道和網站信息整理）