1932年，澳大利亞科學(xué)家馬克·歐力峰發(fā)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)。1938年，德國(guó)科學(xué)家?jiàn)W托哈恩及斯特拉斯曼在中子撞擊鈾原子核實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了核裂變反應(yīng)。
此后，原子彈和氫彈的爆炸，基本上讓全世界人民都知道了，小小的原子核中竟然蘊(yùn)含著如此巨大的能量。這里說(shuō)明一下，核反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)與愛(ài)因斯坦沒(méi)有半毛錢(qián)關(guān)系。
釋放原子核中的能量主要有兩個(gè)途徑，一個(gè)是核裂變，另一個(gè)是核聚變。核裂變就是讓一個(gè)原子核分成兩個(gè)更小的原子核，而核聚變就是反其道而行，將兩個(gè)較小的原子核結(jié)合成一個(gè)更大的原子核。比如太陽(yáng)內(nèi)部正在進(jìn)行的核聚變反應(yīng)就是將兩個(gè)氫原子核聚變?yōu)楹ぴ雍耍瑫r(shí)釋放出巨大的能量。
在一定條件下，核聚變和核裂變均能夠釋放巨大的能量，其中核聚變所能釋放的能量相對(duì)核裂變來(lái)說(shuō)更多，不過(guò)產(chǎn)生核聚變所需要的條件相對(duì)于核裂變來(lái)說(shuō)也更加難以實(shí)現(xiàn)。此外，不同類(lèi)型的原子核聚變反應(yīng)條件的實(shí)現(xiàn)難易程度以及反應(yīng)后所釋放的能量大小，也各有不同。
核聚變反應(yīng)和核裂變反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)并不難，目前都能夠做到，但要實(shí)現(xiàn)可控卻并不容易。所謂可控，就是聚變反應(yīng)過(guò)程要做到可控可停，使之能夠持續(xù)穩(wěn)定地輸出能量，讓能量能夠?qū)С?，而不是一瞬間釋放完，從而引發(fā)爆炸。
太陽(yáng)的光和熱就來(lái)自于其核心處的核聚變，因此可持續(xù)輸出巨大能量的人工核聚變裝置，也被譽(yù)為“人造小太陽(yáng)”，被科學(xué)家們視作解決人類(lèi)能源問(wèn)題的終極方案。并且只要聚變反應(yīng)物選擇得當(dāng)，僅會(huì)產(chǎn)生極少的核廢料，能夠成為遠(yuǎn)優(yōu)于核裂變的清潔能源。
在上個(gè)世紀(jì)，可控核裂變技術(shù)就已被應(yīng)用于發(fā)電，不過(guò)核能中更為優(yōu)異的聚變能卻始終不能被人類(lèi)所掌控，那是因?yàn)榭煽睾司圩兗夹g(shù)的實(shí)現(xiàn)真的很困難！
先研究原子彈再研究氫彈，就是因?yàn)闅鋸椀膯?dòng)需要依靠原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。就拿溫度來(lái)說(shuō)，以啟動(dòng)條件最低的氫聚變?yōu)槔?，要發(fā)生維持聚變，聚變?nèi)萜髦械牡入x子體的溫度需要維持在1億攝氏度以上 。
在這種高溫下，物質(zhì)只能以等離子狀態(tài)存在，而任何實(shí)物容器都不能承載如此高溫的物質(zhì)，只能利用無(wú)形的力場(chǎng)囚籠困住它。
困住反應(yīng)物的這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)之為約束，通常包括重力場(chǎng)約束、慣性約束和磁約束。其中太陽(yáng)中心的核聚變就是依靠重力場(chǎng)進(jìn)行約束，而目前人類(lèi)在地球?qū)嶒?yàn)中能進(jìn)行的則是慣性約束和磁約束。
慣性約束的實(shí)現(xiàn)，通常是利用大量的激光束進(jìn)行控制。激光核聚變的構(gòu)想是由蘇聯(lián)科學(xué)家N.巴索夫、中國(guó)科學(xué)家王淦昌分別獨(dú)立提出來(lái)的。
磁約束，顧名思義就是利用強(qiáng)大的磁場(chǎng)，困住等離子體，主流的磁約束聚變裝置類(lèi)型包括托卡馬克和仿星器。
約束控制住反應(yīng)物只是實(shí)現(xiàn)可控核聚變的基礎(chǔ)，接下來(lái)還要實(shí)現(xiàn)聚變?nèi)剂系狞c(diǎn)火，利用約束裝置使反應(yīng)物處于符合反應(yīng)啟動(dòng)條件的高溫高壓環(huán)境下，從而引發(fā)核聚變，最后讓輸出能量大于輸入能量，并成功將這部分能量導(dǎo)出用來(lái)發(fā)電，這才算初步掌握了可控核聚變技術(shù)。
要想讓這一技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，步入商用階段，具備實(shí)用價(jià)值，必須要保證核聚變反應(yīng)堆安全穩(wěn)定且持續(xù)輸出較大的增益能量才行，而人類(lèi)目前離這一要求還很遠(yuǎn)。
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