中国可控核聚变的现状以及与其他国家的对比，还有初步商业化的时间表

中国在这个领域有先天的优势，加上机遇很好，走到世界第一集团，不是偶然的。说先天优势，是因为我们有王淦昌先生这样一批理论上的大师，使得我们的基础并不落后。国家对于能源的重视不是一天两天了，自1956年的12年科学规划以来，核聚变的研究已经进行了半个世纪，积累了大量的经验。还有一个祖宗留给我们的好礼物：内蒙古白云鄂博的稀土资源。它使得我们的超导工艺和激光技术并不落后——这可是受控核聚变的重要组成部分。说我们机遇好，一方面是当年苏联解体，俄罗斯贱卖家底，我们得到了俄国的HT-7超脱卡马克，使我们跨越性的认识了这一系统。另一方面，国际扯皮使得ITER拖了近20年，我们赢得了追上去的机会，试想1985年ITER正式开建，怎么可能有中国的事情？中国人在这个关乎人类生存的领域，总算占有了一席之地，希望能良好的发展下去，早日求得正果，若如此，不仅为华夏之福，更是寰宇之大幸也。

可控核聚变有望实现。我国预计在2060年淘汰煤电。

核聚变是人类未来的清洁能源，这是全人类的共识。如今全世界的核物理科学家都在攻克这一技术难题。我国的“人造太阳”正在向一亿摄氏度燃烧100秒的新目标发起挑战。因为现在我们使用的煤、石油、天然气都会面临枯竭的我想，而且会对大气造成严重的污染。核聚变所需要的原料会跟原来的不同，清洁环境，卫生安全，取之不尽用之不竭。我国耗资2亿元自主设计、自主建造的“托卡马克”热核聚变装置已经成功。核聚变因该是左右可能突破的动力源。如果可控核聚变研究成功，我国就不会面临石油管道被卡脖子的问题。以我国的技术水平，需要再过30年左右的时间。实现可控核聚变商业化的可能。

目前全球能够研究可控核聚变装置的有三家：中美欧洲。美国最早，欧洲是第一个制造出可控核聚变装好值得国家。我国是起步最晚，发展最快和最有金属含金量的国家。超过100多秒。我国目前在可控核聚变领域是世界领先的地位，所以要继续保持这种态度。才能领先其他国家。如果我国以后能够首先攻克这些难题，那么我国的电力资源会更便宜，成为白菜价。工农业生产有充足的电力供应，工业反过来促进农业的大发展。我国会彻底解决国人的吃饭问题。还有人们的出行方式也会面临巨大的变革。人们出行可以选择新能源汽车，乘坐地铁、高铁等交通工具，会减少对大气的污染。人们的出行成本也会更加的便宜。而且很多工厂会使用机器人代替人工，大大提高了生产效率。

所以可控核聚变有望能够实现，给我们的生活方式带来全新的改变。

就可控核聚变而言。如果中国只能发展可控核聚变。就意味着中国在科学技术方面领先于世界。因为可控核聚变是一个由无数小技术问题组成的巨大工程，如果中国能在这么多领域同时取得突破，就已经是世界的研究中心了。命令必须是成为世界技术中心， 然后发展受控核聚变。因此，中国已经是世界第一大国，这一点早已得到认可。假设这个可控核聚变是在地球上突然出现的一种超维技术。

那么我们国家必须与其他国家分享这项技术。你还记得马克思关于资本的说法吗？中国不能垄断可控核聚变，这将赢得世界其他国家的敌视。受控核聚变简单地说就是无限电。但要把国家的经济转变为能够处理核聚变的经济，需要几十年时间。除非你有全球实力，否则 "三岁小孩拿着金砖在市场上走动 "就是现实。面对这个生死攸关的技术高地，人类会展现出人性的阴暗面。除了和平手段，还有 "其他手段"。最后，可控核聚变能够实现吗？也许科学会证明，可控核聚变在地球条件下是不可能的。

获得可控核聚变和中国的超高压设备生产线，中国可以建立全球电网，降低电价，全球的能源出口，特别是天然气和石油，受到威胁。马六甲海峡和其他主要海上交通线失去了作为能源通道的意义。全世界实现了清洁能源电力，无限流量供电，全球能源普及到千家万户，水荒、粮荒问题得到彻底解决。

引水工程因为有了无限的能源，可以从中国各地调集水，用电带动水的流动。沿海城市的水可以完全脱盐。全球变暖已经成为一个伪命题，燃油车已经成为奢侈品，电动车已经成为主力军，可能电动车无线充电，只要在路上就好充电，驾照取消，不许人管车，出行从此就说走就走。那时候所有的电力系统无限流，供暖基本取消，全部用电供暖。

核能分为核裂变能与核聚变能，前者已经被人类加以利用用来发电，而裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，不仅产生强大的辐射，伤害人体，放射性核废料的处理也一直是让人头疼的难题。

而石油、可燃冰等能源总有穷尽的一天，所以科学家就在思考，有什么方式可以实现无穷无尽的能源。最后，科学家们将目光聚焦在了可控核聚变上。

核聚变是指由质量小的原子,在一定条件下（如超高温和高压）,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放，每千克核燃料完全裂变可以放出93.6万亿焦的热量，相当于3200吨标准煤燃烧放出的热量。

而每千克热核聚变燃料聚变放出的热量是核裂变所释放能量的4倍。可见核聚变能是一种崭新的能源。

自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了50亿年，核聚变反应燃料可以从从海水中提炼的氢的同位素氘。每1升海水中所蕴含的氘如果提取出来，发生完全的聚变反应，能释放相当于300升汽油燃烧时释放的能量。以此推算，根据目前世界能源消耗水平和海水存量，核聚变能可供人类使用数亿年，甚至数十亿年。

最重要的是，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，当然，如果核聚变无法控制那就成了氢弹，所以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，这就是可控核聚变。

核聚变一直被认为是第四次工业革命的重要突破口，因为第一次工业革命是蒸汽机的发明，而第二次工业革命则是内燃机的发明，都是能源革命。

1991年11月9日，欧洲的科学家在英国首次成功地进行了实验室里的受控热核聚变反应试验，从而揭开了核聚变能利用的序幕。后来“人造太阳”计划也应运而生，除了中国，还包括欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、和、美国一同参与了这项“人造太阳”计划。可以说“人造太阳”计划包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家，覆盖的人口接近全球一半。

中国目前在可控核聚变的研究上可以说领先世界，中国核工业集团宣布，新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”，预计于2021年投入运行。中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如表示，该实验装置的建成将为人类真正掌握可控核聚变提供重要技术支撑。我们距离“人造太阳”的梦想，又近了一步。

关于核聚变的研究，我国开展的非常早，早在50年代，我国著名科学家王承书就研究清楚了热核聚变的理论基础和方法。并参与建设了我国最初的三个等离子体实验装置。成为中国热核领域的权威专家，并且培养了一大批的热核领域人才。

而两弹元勋王淦昌先生留下的这份遗产，则为我们的可控核聚变研究奠定了夯实的基础。王淦昌早在上个世纪60年代就提出了提出了利用激光打在聚变燃料靶上来实现受控热核反应的构想,由此开辟了实现受控热核聚变反应的新途径——激光惯性约束聚变。（前苏联科学家巴索夫教授也提出过相似理论）

目前，实现可控核聚变的方式就两种，一种是王淦昌先生的激光惯性约束核聚变理论，另外一种是磁约束聚变。磁约束聚变是指用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内，使它受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出能量 。这是由苏联科学家塔姆和萨哈罗夫率先提出的。而我国也早在1962年东北技术物理研究所成立后，建成了一台Z箍缩装置、一台角向箍缩装置和一台离子源，并开展了稳态磁镜的设计。

磁约束聚变理论的装置叫全超导托克马克装置，利用强磁场可以约束带电粒子的特性，让它们碰不到容器，这样就不会破坏仪器。电子脱离后，带正电原子核群以及电子群就整体变成了中性，也就是等离子体。原子核在等离子体内部猛烈运动，互相的碰撞而产生的核聚变就像太阳里发生的聚变一样，这种装置也称作全超导托卡马克核聚变实验装置。

而惯性约束核聚变的具体方式是用激光或离子束作驱动源，脉冲式地提供高强度能量，均匀地作用于装填氖氖(DT)燃料的微型球状靶丸外壳表面，形成高温高压等离子体，利用反冲压力，使靶的外壳极快地向心运动，压缩氖氖主燃料层到每立方厘米的几百克质量的极高密度，并使局部氖氖区域形成高温高密度热斑，达到点火条件，驱动脉冲宽度为纳秒级，在高温高密度热核燃料来不及飞散之前，进行充分热核燃烧，放出大量聚变能，从而实现可控核聚变。

其典型的整个反应过程主要分四个阶段：

(1)靶丸表面吸收激光束能量,在靶丸表面形成等离子烧蚀蚀层;

(2)靶丸表面物质向外喷射,同时产生反作用力,使燃料向心压缩;

(3)通过向心聚爆过程,燃料达到高温高密度状态;

(4)燃料发生聚变反应，最终向外释放出巨大能量。

因为靶丸一般都很小，和黄豆大小相等，而大功率多束激光装置则是十足的巨无霸，简直就是一大群高射炮打蚊子，因此，激光核聚变过程的关键就是，如何巧妙设计和布置激光束瞬间照射在靶丸上。目前在激光惯性约束聚变理论下，点火方式又分为直接驱动和间接驱动两种。

自1964年我国科学家王淦昌先生在国际上独立提出惯性约束理论之后，美、日、法、英、俄等国开始进行激光驱动ICF的研究，1980年，王淦昌就提出建造脉冲功率为1012瓦固体激光装置的建议，称为激光12号实验装置。

1985年7月，激光12号装置按时建成并投入试运行。试运行中成功地进行了三轮激光打靶试验，取得了很有价值的结果，达到了预期目标。该装置是中国规模最大的高功率钕玻璃激光装置，在国际上也为数不多。它由激光器系统、靶场系统、测量诊断系统和实验环境工程系统组成。1986年，激光12号装置正式命名为神光I。

2001年8月，神光Ⅱ装置建成，总输出能量达到6千焦耳/纳秒，或8太瓦/100皮秒，而目前中国神光-Ⅲ正在建设当中，我国成为继美国国家点火装置后，第二个开展多束组激光惯性约束聚变实验研究的国家。可以说和美国并驾齐驱，处于第一梯队之中。

这是运用中国科学家自己提出的理论建设自己的高新技术装置的又一伟大成果。

当然，在磁约束聚变上中国也是第一梯队，2021年11月12日，合肥制造“人造太阳”装置的EAST更是首次完成等离子中心的一亿度运行，持续时间超过1000秒。。这也是截至2021年2月国际托卡马克实验装置上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。

还有上文提到的新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”，预计于2021年投入运行。

中国之所以能够在可控核聚变上领先世界，就是靠的先辈们的不懈努力与开拓。如果没有王淦昌这些元勋们的高瞻远瞩，中国就只能跟在其他人后面亦步亦趋，我们应该向这些英雄科学家们致敬。

为核聚变带来新应用希望

综合多家外媒报道，在JET此次进行的核聚变实验中，研究人员将氢同位素氘和氚组成的气体加热到1.5亿摄氏度，并利用磁场将其形成的高温等离子体约束在装置中，在高温高压条件下，氢的同位素发生核聚变生成氦，在这一过程中释放能量。

据了解，JET位于英国的卡勒姆聚变能源中心，其科学业务由欧洲聚变能源发展联合会（EUROfusion）负责运营。JET拥有迄今为止世界上规模最大的托卡马克装置，能够利用磁约束来实现受控的核聚变。

根据ITER计划，中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方将合作在法国南部建成世界上最大的托卡马克装置，推动核聚变技术发展。对于此次研究的突破，美国麻省理工学院等离子体物理学家安妮·怀特表示，这项实验是近20年工作的成果，对帮助预测、指导ITER的运行十分重要。

EUROfusion的研究人员Tony Donne则表示：“现在我们能够将核聚变时间控制在5秒内，随着机器效率的不断提升，未来将延长到5分钟、甚至5小时。”

气候目标“催热”核聚变

英国原子能管理局首席执行官伊恩·查普曼也表示：“很明显，我们必须作出重大改变来应对气候变化，而核聚变提供了如此巨大的潜力。我们正在积累知识，开发所需的新技术，以提供低碳、可持续的基荷能源来源。我们的世界需要核聚变来产生能源。”

在去年的联合国气候大会上，IAEA多次强调核技术对于实现气候目标的必要性。IAEA指出，核电对于实现全时间段能源供应至关重要，在过去的半个世纪里，核能的应用减少了超过700亿吨的二氧化碳排放，目前，核电每年也能够助力减排至少10亿吨二氧化碳。

据了解，核聚变反应过程中不会产生二氧化碳或其他任何温室气体，而核聚变释出的能量比燃烧等量的煤、石油或天然气多将近400万倍，与目前广泛使用的核裂变相比，核聚变产生的核废料也明显更少。

在IAEA核聚变物理学家Sehila M. Gonzalez de Vicente看来，随着大量资本的涌入，核聚变领域的技术突破很可能提前出现，而核聚变能源的应用也很可能会在30年或50年后成为现实。

在IAEA举行的行业会议上，一家专注于核聚变的风险投资机构高管Malcolm Handley就指出：“截至2021年， 数10亿美元已经涌入了核聚变领域，资本市场对于核聚变的态度正在改变。 ”

核聚变产业已经呈现扩张之势

据了解，目前，美国、英国等国家已经有私营企业斥资研发核聚变技术。据英国《金融时报》报道，不完全统计显示，2021年，美国核聚变领域吸引到的投资规模高达23亿欧元。今年2月，德国公司Marvel核聚变公司与西门子能源、法国Thales以及德国工程集团Trumpf签订了合作协议，并由 科技 投资公司Earlybird牵头投资了3500万欧元，用于核聚变研发，这也成为了核聚变领域最新一轮研发融资。

《华尔街日报》援引业内人士的话称：“ 一波又一波的资金涌入到核聚变领域当中，这正是核聚变工业扩张的信号。 ”

根据IAEA发布的数据，截至2021年底，全球在运营的核聚变装置有96座，在建核聚变装置有9座，计划建设的装置则有29座。其中，公用事业机构旗下的核聚变装置总数为107座，美国、日本、俄罗斯、中国、英国都是核聚变装置的所在国家。

不过，也有科研人员提醒称，人造的核聚变装置往往需要高温高压的反应环境，而目前，要让核聚变反应发生，所需要的能量仍高于聚变过程产出的能量，这也意味着，核聚变技术距离真正投入商业化应用仍有漫长的路要走。