科技名词

受控热核聚变

controlled thermal nuclear fusion

定义：反应过程可以人为控制，聚变能以非爆炸的形式释放的热核聚‍变。

学科：核科学技术

相关名词：核聚变 人为控制 等离子体

【延伸阅读】

受控热核聚变是指在高温条件下，通过控制轻元素原子核的聚变反应，以模拟恒星内部的能量产生过程，形成清洁、高效、可持续的能源。

在太阳的核心，每一秒都有数亿吨氢原子核在极端高温高压下聚合为氦，释放出巨大能量。在地球上掌控这一反应过程，即实现受控热核聚变（也称可控核聚变），是科学界最具挑战性的目标之一。

要让两个带正电的原子核克服巨大的静电斥力并融合，必须将它们加热到上亿摄氏度，使其成为完全电离的等离子体。但这还不够，根据劳逊判据，这团“太阳之火”还必须被约束在足够高的密度下，并维持足够长的时间。任何实体材料都无法承受上亿摄氏度的高温，科学家必须为等离子体设计“无形容器”：

主流方案是磁约束，其代表是托卡马克装置，它通过强大的环形磁场，使带电的等离子体粒子沿着磁力线螺旋运动，从而悬浮在真空室中央。

另一方案是惯性约束，它使用多束超高功率激光，在极短时间内从四面八方轰击一个毫米级的燃料靶丸。靶丸外壳瞬间爆裂产生向心压力，将内核压缩至极高温高密度状态，在惯性作用下完成一次微型聚变。

作为理想能源，受控核聚变具有无可比拟的优势：第一，燃料氘可从海水中提取，储量足够人类使用数十亿年；第二，反应产物没有寿命长的放射性废料，环境友好；第三，聚变过程一旦失控便会自动终止，安全性极高。

因为受控核聚变实现的难度极大，这就促使全球的主要科技力量携手攻关。由中、美、欧、俄、日、韩、印七方共建的国际热核聚变实验堆，目标是在托卡马克中首次实现长时间燃烧并获得十倍能量增益，并全面验证其可行性。中国是这一计划的关键参与者，承担了核心部件研制。同时，我国的自主研究也成果斐然，合肥的全超导托卡马克，多次创下高温等离子体稳态运行的世界纪录。

每一次等离子体的成功点亮，都让实现“人造太阳”的梦想更近一步。

（延伸阅读作者：中国科学技术大学出版社编审 孔庆勇）