如果說重原子核在中子打擊下分裂放出的"裂變能"是當今原子能電站及原子彈能量的來源，則兩個氫原子核聚合反應(yīng)放出"核聚變能"就是宇宙間所有恒星(包括太陽)釋放光和熱及氫彈的能源。下面知秀網(wǎng)小編就為大家?guī)碓敿毜慕榻B，一起來看看吧!

人類已經(jīng)能控制和利用核裂變能，但由于很難將兩個帶正電核的輕原子核靠近從而產(chǎn)生聚變反應(yīng)，控制和利用核聚變能則需要歷經(jīng)長期的、非常艱苦的研發(fā)歷程。在所有的核聚變反應(yīng)中，氫的同位素---氘和氚的核聚變反應(yīng)(即氫彈中的聚變反應(yīng))是相對比較易于實現(xiàn)的。

氘氚核聚變反應(yīng)也可以釋放巨大能量。氘在海水中儲量極為豐富，一公升海水里提取出的氘，在完全的聚變反應(yīng)中可釋放相當于燃燒300公升汽油的能量;氚可在反應(yīng)堆中通過鋰再生，而鋰在地殼和海水中都大量存在。氘氚反應(yīng)的產(chǎn)物沒有放射性，中子對堆結(jié)構(gòu)材料的活化也只產(chǎn)生少量較容易處理的短壽命放射性物質(zhì)。

聚變反應(yīng)堆不產(chǎn)生污染環(huán)境的硫、氮氧化物，不釋放溫室效應(yīng)氣體。再考慮到聚變堆的固有安全性，可以說，聚變能是無污染、無長壽命放射性核廢料、資源無限的理想能源。受控熱核聚變能的大規(guī)模實現(xiàn)將從根本上解決人類社會的能源問題。

考慮到氘和氚原子核能產(chǎn)生聚變反應(yīng)的條件，若要求氘、氚混合氣體中能產(chǎn)生大量核聚變反應(yīng)，則氣體溫度必須達到1億度以上。在這樣高的溫度下，氣體原子中帶負電的電子和帶正電的原子核已完全脫開，各自獨立運動。這種完全由自由的帶電粒子構(gòu)成的高溫氣體被稱為"等離子體"。

因此，實現(xiàn)"受控熱核聚變"首先需要解決的問題是用什么方法及如何加熱氣體，使得等離子體溫度能上升到百萬度、千萬度、上億度。但是，超過萬度以上的氣體是不能用任何材料所構(gòu)成的容器約束，使之不飛散的，因此必須尋求某種途徑，防止高溫等離子體逃逸或飛散。具有閉合磁力線的磁場(因為帶電粒子只能沿磁力線運動)是一種最可能的選擇。

對不同設(shè)計出的"磁籠"中等離子體運動行為及防止逃逸的研究(即所謂穩(wěn)定性研究)，成為實現(xiàn)受控熱核聚變的第二個難點。如果要使高溫等離子體中核聚變反應(yīng)能持續(xù)進行，上億度的高溫必須能長時間維持(不論靠聚變反應(yīng)產(chǎn)生的部分能量，或外加部分能量)。

或者可以說，等離子體的能量損失率必須比較小。提高磁籠約束等離子體能量的能力，這是論證實現(xiàn)磁約束核聚變的科學可行性的第三個主要內(nèi)容。除了驗證科學可行性外，建設(shè)一個連續(xù)運行的聚變反應(yīng)堆還需要解決加料、排廢、避免雜質(zhì)、中子帶出能量到包層、產(chǎn)氚及返送以及由于聚變反應(yīng)產(chǎn)生大量帶電氦原子核對等離子體的影響等一系列科學和工程上的難題。

從20世紀40年代末起，各國就開發(fā)了多種磁籠途徑，并由之出發(fā)，對聚變能科學可行性展開了不同規(guī)模的理論與實驗探索研究。投入科學家及工程師上千人，經(jīng)費總計每年超過10億美元。各途徑競爭非常激烈，其間紛爭不斷。在這過程中，人們對實現(xiàn)聚變能難度的認識也逐步加深。

但從20世紀70年代開始，蘇聯(lián)科學家發(fā)明的"托克馬克"途徑逐漸顯示出了獨特的優(yōu)點，并在80年代成為聚變能研究的主流途徑。托克馬克裝置又稱環(huán)流器，是一個由環(huán)形封閉磁場組成的"磁籠"。等離子體就被約束在這"磁籠"中，很像一個中空的面包圈,等離子體環(huán)中感生一個很大的環(huán)電流。

隨著各國大小不一的托克馬克裝置的建成、投入運行和實驗，托克馬克顯示了較為光明的前景：等離子體達到了數(shù)百萬度，等離子體約束也獲得了明顯效果?？茖W家們認識到，如果擴大此類裝置的規(guī)模，有可能獲得接近聚變條件的等離子體。

20世紀90年代，在歐洲、日本、美國的幾個大型托克馬克裝置上，聚變能研究取得突破性進展。不論在等離子體溫度、在穩(wěn)定性及在約束方面都已基本達到產(chǎn)生大規(guī)模核聚變的條件。初步進行的氘-氚反應(yīng)實驗，得到16兆瓦的聚變功率?？梢哉f，聚變能的科學可行性已基本得到論證，有可能考慮建造"聚變能實驗堆"，創(chuàng)造研究大規(guī)模核聚變的條件。