核的出现，改变了世界。核能，既造福于人类，也威胁着人类，既促进了世界和平，也威胁着世界和平。如何让核能更大的造福人类，改变世界能源紧张的局面，从核裂变到核聚变，并让核聚变可控，一直是科学家所探索追求的目标。

在了解核聚变之前，我们有必要把它和核裂变加以区别，因为它们之间只有一字之差，稍不小心就会混为一谈。

核裂变，又称核分裂，是指由1个重的原子核（主要是指铀核或钚核）分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。我们都知道的原子弹或核能发电就是核裂变产生的能量。

核聚变的过程与核裂变刚好相反，它是2个以上原子核聚合成一个原子核的过程。所以，它们之间，一是含义不同，核聚变是小质量的两个原子合成一个大的原子，核裂变是一个大质量的原子分裂成两个小的原子；二是产生的能量不同，核裂变产生的能量没有核聚变大；三是燃料不同，核裂变的燃料极为有限，核聚变的燃料直接取自海水中的氘(dao)，可以说取之不尽，用之不竭。四是对环境的影响不同，相比核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，是理想的能源方式。

目前，人类已经实现了不受控制的核聚变，比如氢弹的爆炸，就是由核聚变产生的。但是它的能量还不能被人类有效利用，人们还不能合理控制它的速度、规模和范围，实现持续、平稳的能量输出。所以，多年来科学家都在努力研究如何控制核聚变，让它造福人类。

现在我们回到正题，稍细些谈谈核聚变。

核聚变，也称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应。它是指由质量小的2个原子，主要是指氘（dao)和氚（chuan)，在极高的温度和压力下让这两个原子核相互吸引、相互碰撞、相互聚合，使它们的核外电子摆脱原子核的束缚，生成新的质量更重的原子核氦(hai)的过程。这其中，中子虽然质量比较大，但是由于它不带电，因此也能够在碰撞过程中逃离原子核的束缚而被释放出来。因此，大量的电子和中子摆脱束缚所表现出来的巨大能量释放，就是一种核的聚变反应形式。

我们知道了核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。那么自然界中最容易实现聚变反应的燃料是什么呢？科学家经过研究发现，是氢（qing)的同位素——氘(dao)与氚（chuan)。正是它们的聚变，才产生了这么巨大的能量。太阳之所以能量巨大，就是因为这种原理的反应，并且已经持续了50亿年。所以，可控核聚变我们又俗称为“人造太阳”。

可控核聚变通常采用三种方式：一是重力场约束；二是惯性约束；三是磁约束。其中惯性约束（也叫激光约束）核聚变（如我国的神光计划，美国的国家点火计划）。磁约束核聚变（如托卡马克、仿星器、磁镜、反向场、球形环等装置），被认为最有前途。

目前，世界上可控核聚变反应的核心装置是托卡马克装置。它是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字托卡马克（Tokamak）来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。

人类社会的每一次科技革命，本质上都是一次能源革命。第一次的蒸汽机革命、第二次的电力革命、第三次的信息革命，都一次次的大幅提升了社会生产效率。那么可控核聚变，它是怎样的一次革命性技术，它能为世界带来哪些变化呢？

一、 我们可以减轻对太阳能的过度依赖。目前为止，满足人类生活和生产所需的能量大都来源于太阳，比如石油、天然气、煤炭以及风力等等，甚至我们所吃的食物也是太阳能的另类存在方式。太阳之所以能够给予我们能量，就是因为其内部不间断的核聚变反应。但太阳终究距离我们过于遥远，它提供的能量与人类自身的繁衍发展，始终有着巨大的差距，这也是当前世界能源紧张的主要原因。而核聚变相当于在我们身边造了一个太阳，而且它的原料近乎无穷无尽，比如地球海洋中有大约40万亿吨氘，如果将它完全利用，1公斤氘差不多能够产生1亿度的电，数量惊人（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）。更主要的是，这还仅仅是地球海洋中的原料，如果算上陆地上以及地外天体上的原料，数量将会更加惊人。如果人类能够完全控制核聚变，不仅能够大幅度减少对太阳的依赖，甚至依靠庞大的能量走出太阳系也并非没有可能。

二、 修复环境、改善生态。核聚变是清洁高效的能源，可控核聚变完全普及后会大幅改善和修复地球的生态系统，这是人类工业发展破坏环境之后，大家一直在共同追求的发展方向。

三、 人类的食物将没有危机。可控核聚变实现后，合成化肥关键的能源问题将得到彻底解决，粮食作物的产量会大幅提高并直接促进畜牧业的产量提高，食物会变得廉价和容易获取，粮食危机将会彻底成为过去。

四、 促进工业的极速发展。可控核聚变能源充足并且成本低廉，它会直接促使许多工业成本变得极低，大部分生产活动将可能仅有人工和时间成本，工业发展将更加蓬勃充满活力。

五、 交通领域飞速发展，世界甚至宇宙将会变得更小。可控核聚变使世界上的能量近乎无限，电动等新的能源汽车将彻底成为主流，新交通方式的充电续航问题会彻底得到解决，人类的交通问题将会出现颠覆性的变化。

六、 地球的温室效应得到解决。可控核聚变使工业污染造成的气候变化得到有效改变，热岛效应等一些列温室气体造成的影响将会被逐渐调节至正常状态。

七、 加速社会生活的发展变化。可控核聚变后人类的生活将更加方便、舒适、多样。一是城市化的进程会极速加快，城市将会变得更加立体；二是生产力将全部被解放，人们最基本的生存比如食物问题会得到彻底解决，人们将有更多的时间去学习、享受生活；三是科技水平将会更加先进和发达，万物互联、智慧机械生命将会快速发展，因为有近乎无限的能量加持，人类将会极大提高探索宇宙的能力，甚至将会第一次摸到全面探索太阳系内部的“门槛”。

八、 世界会更加文明。可控核聚变会使影响人类生存和文明发展的问题得到有效解决，未来世界被战争彻底摧毁的因素会大大减轻，我们的地球将变得越来越和平宜居，人类文明也会变得越来越发达。

世界上最先提出核聚变理论的是英国天文学家亚瑟·爱丁顿（Arthur Eddington），他在1920年发表的《恒星内部构造》中认为，包括太阳在内的恒星是由氢的核聚变提供动力的；1938年，核物理学家汉斯·贝特（Hans Bethe）描述了核聚变反应，为此获得了诺贝尔奖；1952年，第一次氢弹试验代号为艾薇·迈克（Ivy Mike），使用裂变爆炸来点燃氘燃料中的聚变反应；1982年，托卡马克核聚变试验反应堆（简称TFTR）在普林斯顿等离子体物理实验室启动。它创下了5.1亿摄氏度的等离子体温度纪录；1985年，的戈尔巴乔夫和美国的里根总统在日内瓦峰会上提出了在核聚变方面的国际合作，导致了国际热核聚变实验堆（ITER）的启动；1997年，欧共体联合聚变中心（简称JET）创下了核聚变输出为16.1兆瓦的记录，相当于输入能量的大约67%，Q值为0.67；2019年，在法国南部启动了国际核聚变示范项目国际热核聚变实验堆（ITER），当时预计产生的能量是其消耗能量的10倍，Q值为10。“Q值”是输出能量与输入能量的比值，只有“Q值”大于1的情况下，可控核聚变才会实现输出能量大于输入能量，才能变得具有应用价值。

我国在可控核聚变领域的研究，是从20世纪50年代与国际基本同步开始的，目前取得的成就最大，已位于世界前列。1965年，我国在制定的“12年科学规划”中决定开展“人造太阳”的研究；1994年，我国第一个圆截面超导托卡马克核聚变实验装置“合肥超环”（HT-7）研制成功，使我国成为继俄、法、日之后第四个拥有超导托卡马克装置的国家，也是我国建成并投入运行的首个超导托卡马克装置； 1998年7月，国家“九五”重大科学工程“HT-7U超导托卡马克核聚变实验装置”（简称EAST）正式立项，2000年10月，EAST正式开工建设；2003年，中国加入国际热核聚变实验堆（ITER）计划。研究建设的EAST装置拟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；2005年底，EAST完成了主机总装以及各分系统的研制和安装工作；2006年3月，成功进行了首次工程调试；同年9月26日，EAST首轮物理实验成功获得高温等离子体；2010年9月28日，我国新一代热核聚变装置EAST首次成功完成了放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电；2021年5月28日我国的“人造太阳”EAST再一次打破了世界纪录，成功实现了1.2亿摄氏度运行101秒，此前的世界纪录是2020年末韩国超导托卡马克（KSTAR）实现的，仅仅是亿度20秒，时间过去不到半年，我国就彻底打破了这个世界纪录，并且在时间上达到了之前的五倍，还实现了1.6亿摄氏度20秒等离体运行，可谓是巨大的成功。

（ 作者系全国政协委员，北部战区某部总工程师）