近日，一則新聞引起了媒體的廣泛關注：我國聚變科學裝置“人造太陽”取得重大突破，等離子體中心溫度首次達到一億攝氏度。這一億度可不是簡單的一個數字，它是在多項實驗參數接近聚變電站穩態運行模式所需要的物理條件的環境中首次實現的，也就意味著我們第一次可以更加真實的模擬未來商用聚變堆，進行相關實驗，測試是否會出現其他未知的物理或者工程問題，為人類開發利用核聚變清潔能源奠定重要的技術基礎。

看到這個消息，想必大多數非聚變領域的吃瓜群眾會為國家感到自豪之余更會一頭霧水：聚變！什么意思？“人造太陽”是個啥？等離子體？不懂！一億攝氏度，溫度挺高的吧……自認為是聚變界一員的我，覺得有責任而且很有必要給大家細致入微的回答上述問題。所以跟著我，走進這個奇妙的聚變世界。

首先對聚變世界進行一下分類：自然界的聚變圈，包括大家所熟知的太陽以及其他恒星；人類社會的聚變圈，又可分為邪惡的即以氫彈為代表的武器圈和正義的以聚變發電為重點的能源圈。這三個圈有個最為顯著的共性就是都是用聚變的方式釋放能量，聚變其實就是簡單的將兩個很輕的原子核比如說氫核擠在一塊然后變身成為氦，神奇的是生成的新的原子核的質量比倆氫核質量加起來要小，質量去哪了呢？偉大的愛因斯坦解釋說，質量是可以轉化為能量滴，要是有興趣的話可以關注一下他的質能方程。所以說，聚變就釋放能量啦，而且這能量很大，所以太陽才會溫度那么高，所以氫彈爆炸時會有人看到羅布泊上升起了第二個太陽。這么大的能量要是可以為人類所用，是不是就可以登上人類巔峰了，從此吃喝不愁呢？是的，沒毛病。接下來就給大家分析為啥我們需要開發這種能源——以聚變的形式來發電。

圖1 兩個原子核碰撞發生聚變

眾所周知，我們現在處在一個經濟快速發展的時代，而這完全得益于廣泛使用的化石能源，如石油、天然氣、煤炭等，可這些的儲量是有限的，據估算，以現在的消耗速度，石油還可以使用50年，天然氣可以用60年，煤炭可以用200年！要是能源消耗完了，工廠無法工作，商品無法大規模生產，科技無法進步，那么我們就可以開開心心地體驗古人的生活了，更加可怕的是，現在的多數中東戰爭都是由于化石能源的重新分配引起的，要是能源危機爆發的話，后果是什么，世界大戰？不敢想象……這個時候，大概會有人問，不是還有風能、太陽能、水能等等新能源嗎？那問題是，沒有風怎么辦，晚上怎么辦，離水源很遠怎么辦，這些新能源功力太低，能量不大，受限制明顯，難堪大用。所以我們需要找一個原料充裕，能量夠高的能源解決此困境。聚變能，開始登上歷史舞臺。

圖2 日益枯竭的化石能源

說起聚變能，其實有一段很有趣的歷史，就是在20世紀五六十年代關于使用聚變能的方式的討論，有的科學家提議，氫彈既然可以釋放那么大能量，我們可以用它來改造地形啊，比如開第二條蘇伊士運河，拓寬巴拿馬運河，有的科學家設想，可以用大量的環繞太陽的衛星組成一個球體直接獲得太陽的聚變能，這也就是科幻界著名的設計“戴森球”。科學家的腦洞的確很大，但可惜這兩種方式一個假借利用氫彈造福人類其實目的是軍備競賽，另一個終究還是幻想。那怎么辦，人類沒救了嗎？不，腦洞大開的科學家們產生了大膽的想法：在地球上仿造一個太陽！

圖3 可控核聚變需要類似太陽的環境

之前說過，聚變能可以解決人類的能源問題，原因有二：首先聚變可以產生很大的能量，不信可以看看太陽；其次，原料問題，地球上目前可以用來進行核聚變的原料是氫的同位素（氘、氚），氘在海水中儲量極為豐富，有45萬億噸，而且一升海水中的氘聚變后可以提供300升汽油燃燒釋放的能量，所以地球上蘊藏的聚變能夠人類使用幾十億到幾百億年。是不是從此吃喝不愁，而且可以實現人類永久的和平，想想都很激動呢。那就趕緊種太陽啊，等什么呢，怎么現在都沒聽說可以聚變發電了？
真正美好的東西，總不會讓人那么輕易地得到。