不爱尖叫的鸡|MIT一次刊发7篇论文，详解“人造太阳”重大突破( 二 )
因此 ， 可控核聚变简直就是人类梦想中的能源形式 ， 一旦实现 ， 人类文明都有可能因此再上一个台阶 。
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图 | 设计中的可控核聚变发电流程（来源：SPARC）
可是 ， 几十年过去了 ， 人类在核聚变发电技术方面仍旧进展缓慢 。 这是因为 ， 想要实现可控的人工核聚变 ， 简直太难了 。
永远的还差 50 年
人类并不是没有把握人工核聚变的技术 。 早在几十年前 ， 人类就实现了不可控的人工核聚变 ， 并利用其巨大的能量 ， 造出了我们目前所把握的最恐怖的武器——氢弹 。
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图 | 人工核聚变：不可控的氢弹（左）和可控的“东方超环” 。 （来源：U.S. Air Force ， 中国科学院合肥物质科学研究院）
而在实验室里 ， 我们也可以成功维持一段时间的可控核聚变 。 例如 2017 年 ， 位于合肥的中国大科学装置“东方超环”—— 进步前辈实验超导托卡马克（EAST）创造了 102 秒、芯部电子温度超过 5 千万度的世界纪录 ， 而 2018 年更是首次实现了 1 亿度等离子体运行 。 然而这些可控核聚变过程中 ， 维持聚变反应所消耗掉的能量老是大于我们从聚变反应中获得的能量 。
几十年来我们一直听说 ， 人类离实现可以发电的可控核聚变还有 50 年的时间 。 几十年前就说还差 50 年 ， 几十年后依然如斯 。 甚至有很年青的科学家表示 ， 自己的有生之年应该是看不到可控核聚变为人类贡献能源的那一天了 。
这是为什么呢？
其枢纽难点之一在于 ， 核聚变所要求的温度其实太高了 。
太阳上内核温度有 1500 万度 ， 而假如我们在地球上想要利用核聚变来发电 ， 温度必需要达到 2 亿度 。 在这个温度下 ， 原子中的电子将与原子核分离 ， 共同形成等离子体 。 一旦等离子体与位于地球表面上的外部世界接触 ， 其温度将不可能保持在 2 亿度 。 因此 ， 介入可控核聚变的等离子体必需要与外界隔绝开来 ， 装在一个特殊的容器中 ， 在我们的控制下慢慢地发生反应 ， 而不是像氢弹那样将能量瞬间开释 ， 产生巨大的破坏 。
然而 ， 地球上并没有这样的物质来制作这样一个容器 。 我们所拥有的最耐热的物质——钨 ， 只能耐受 3000 度 。
那么还有什么别的办法？
用实打实的物质不行 ， 几个苏联物理学家在 1950 年代想出了一个新方法：用看不见摸不着的磁场 ， 来给等离子体编织一个逃不出去的笼子 。
这便是所谓的“托卡马克（Токамáк）” ， 来源于俄语的环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）和线圈（kotushka） 。 顾名思义 ， 就是在真空的环境中 ， 用环形线圈形成一个关闭的磁场 ， 里面布满没头没尾的磁感线 。 等离子体是带电的 ， 会被关闭的磁感线束缚住 ， 绕着它做螺旋式运动 ， 这样 ， 介入核聚变反应的等离子体就会被束缚在磁场做的笼子里面 。 其所产生的热能 ， 就可以有序地释放出来 ， 被发电系统收集 ， 最后转变为电能 。
从上世纪五六十年代的苏联开始 ， 不少国家都建立起自己的托卡马克反应堆 。 其中最重要的 ， 是正在建设中的国际热核聚变实验反应堆（International Thermonuclear Experimental Reactor ，ITER） ， 由欧盟、印度、日本、中国、俄罗斯、韩国和美国共同建设 ， 是世界上最大的磁约束等离子体物理学实验装置 。
ITER 于 2006 年开始启动 ， 最初计划总投资 100 亿欧元 ， 预计在 2018 年完成建设 。 然而 ， 本应成为国际科研合作典范的 ITER 项目 ， 进展却一拖再拖 ， 经费也节节攀升 。 今年刚刚发布的最新计划 ， 已经把启动核反应的时间推迟到了 2035 年 。
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