早在1985年，國際熱核聚變實驗堆計劃（ITER）就把可控核聚變作為其重點研究內容，也就是后來人們常說的“人造太陽”計劃。可控核聚變的原理，就是充分模擬太陽“工作”原理，利用特殊的裝置，通過強大的磁場，把溫度高達上億度的超高溫等離子體約束起來，推動它進行核聚變反應，同時釋放巨量的能量。我國的可控核聚變研究目前已經處于世界領先水平，可以實現電子溫度1億度的等離子體運行。

理論上在壓強2000億個大氣壓、1500萬度下就可以實現可控的核聚變，雖然以現在的技術1500萬度完全不是問題，但遠遠沒有達到可以支撐2000億大氣壓的容器，所以必須要盡可能提高容器內部的溫度，沒有幾億度是不可能實現可控目標的。

核聚變所需要的最基礎的材料是氘和氚，而地球海洋中就含有幾乎取之不盡的氘和氚，如果可控核聚變實現的話，我想可能會出現以下幾個方面的變革。

首先地球能源問題就不會出現危機，像現在的化石能源、風能、太陽能、水能等發電方式都會退出歷史舞臺，取而代之的是幾乎零成本的海水，由其為主要原料進行核聚變反應，釋放巨量的能量，環境污染問題特別是大氣污染也將不再出現。

其次，人類探索宇宙航天器的推進模式也將發生歷史性變革，星際旅行速度在現有基礎上將會提升好幾個數量級，我們對宇宙探索的深度和探索質量也將有跨越式的提升。

第三，人類生存空間和生存效率將會大幅改善。由于能源利用方式的變革，全球變暖趨勢得到有效遏制，人類治理沙漠、治理退化的草原濕地等的能力會大幅度攀升，生產生活、衣食住行所耗費的資源成本和時間成本大幅下降，從而延長了人類的實際壽命。

四是全球差異化逐漸消失，貧富差距越來越小，人類會為更高的科學技術發展，以及自我價值實現投入更多的時間和精力，人類文明勢必邁入新的階段。

（圖片來自網絡侵刪）

恕本民科直言，哪怕再來一個50年，熱核聚變成果的機會仍然渺茫！與主流科學預料的恰恰相反，機制非常巧妙，結構極其簡單的冷聚變將在3-5年內取得飛速的突破，使得熱核聚變成為歷史，屆時，一個微波爐大小的冷聚變裝置可以提供10KW的熱能，一瓶水中蘊含的能量足夠一個家庭用一輩子，汽車可以一輩子不加油，飛機可以飛行數年不著陸，人類在數百億年內能源無憂！

當然，冷聚變同樣既是天使，也是惡魔，一旦落在壞人手中就可以毀滅人類！

除此外，冷聚變的發現者（沒錯！不是發明！）勢必成為能源巨頭的頭號公敵，遭到全球追殺，性命難保！

余下的問題是，有誰具有戰略眼光支持冷聚變這個外星科技研究呢？

還用說，肯定是拿來燒開水啊。

看著高大上的原子能現在也不是擺脫不了燒開水的本質。

如果可控核聚變研究成功了，短時間內有什么魔改用法？

核聚變的成功和石油耗盡一樣，永遠都有五十年，從上世紀五十年代核聚變的鼻祖托卡馬克裝置開始到現在為止，已經過去了將近七十年，但聚集了全世界頂尖科學家的ITER仍然還未能商業化運行，似乎還需要有下一個五十年出現！

為什么核聚變那么難實現？

其實核聚變實現并不難，很多朋友肯定就會說太陽不就是核聚變么，當然，您的科學課滿分了！但即使不在太陽上，核聚變實現依然不難！因為用的是氚氘，而不是太陽的氕氕聚變！

根據元素的結合能，氚氘是氫元素同位素中聚變最容易的哦，而氕氕聚變則最難，因為一個質子會先洗手能量轉換為中子，然后變成氘再和原先的氕結合形成氦三，太陽上正在發生的就是這個過程！那為什么太陽不燒最簡單的氚氘呢？其實太陽在13個木星質量大小時已經將氘氚耗盡了，所以現在它只能燒比較難燒的氕氕，將氕氕轉換成氘再繼續燃燒！

太陽核心的質子鏈反應

但ITER核聚變項目肯定不會去選那么困難的氕氕，而是比較容易的氘氚，不過即使如此，氘氚聚變對于人類來說仍然非常困難！因為要實現氘氚聚變并不難，但實現自持持續運行非常困難！原因聚變中的高溫等離子體非常難控制，為此在托卡馬克這個大變壓器中通過的電流極高，等離子體電流高達千萬安培，扭曲模、磁島以及磁面撕裂等問題非常嚴重！

托卡馬克大變壓器示意圖

另一個則是第一壁消耗問題，因為氘氚聚變會產生多余的中子，盡管可以轟擊鋰6生產氚，但仍然有大量的中子會被內壁吸收，造成材料嬗變，所以用不了多久昂貴的第一壁就得更換。

慣性約束核聚變則存在點火與持續燃燒問題，因為燃料球的初始內爆對稱性需要的精度極高，所以無論哪個方案總是有跨不過去的坎，而且未來解決的成本極高！

假如核聚變實現了，你能想到那些用途？/

當然以下屬于假設，我們不管核聚變有多難，道路有多坎坷，終于實現了核聚變，但各位不要高興的太早，因為你設想中的核聚變后用電免費這種事情不存在的！納尼？不是每升海水中的聚變燃料都相當于300升汽油么？居然還有人想收朕的錢？

• 聚變的電成本真的很低嗎？

其實這很容易理解，因為氘氚聚變需要兩種氣體，一種是氫同位素氘，另一種則是氚，前者在自然界中的含量大約為0.02%，盡管含量很少，但對于氚來說氘幾乎就是白菜了，某寶的價格是25毫升/145元，一千克/5800元，目測量大是可以優惠的！但氚的售價可高了，一千克大約三千萬美元，我們來計算下，氚氘混合一千克大約能產生多少能量，這些能量轉換出電能又價值幾何！

氚氘聚變示意圖

氘氚聚變的質量比是2：3，一千克中大約氚氘混合物價值大約是1800萬美元，其實就是氚的成本啦，氘的成本在氚面前差不多就忽略了！那么能產生多大的能量呢？

質子質量是938MeV/c2

氚氘聚變反應方程式為:3H+2H=4He+n反應放能17.59MeV

也就是質量虧損了17.59MeV

那么質量虧損的比例大概是：0.375%

那么一千克氚氘混合物完全核聚變后的能量為：337081100084874675.6J的能量

按一度電為：3600000J計算

那么100%轉換出來的電能大約為：93633638912.465度

事實上聯合循環的的蒸汽輪機熱效率最高也就47%，因此這些電能大約只有44007810288.86度。

按當前2019年廣西二級水電站上網價0.32元計算，價值：14082499292.43元。

約合：2040646180.6美元

大約是：20億美元

果然不少，當然這實在有些理想化，反應100%發生，但事實能達到上1-5%就謝天謝地了，還要維持自身消耗的大量電能，還需要均攤建設費用，還有設備折舊費，還有人工費用，一塌刮子算起來，略有盈余就已經是最偉大的勝利了！

所以我們實現了聚變還不夠，還需要低成本實現聚變才可以！

因此在聚變電能仍然高昂的條件之下，各位還想怎么用核聚變的電能？估計就是家里冬天的電熱取暖器和夏天的冷空調還是得省著用吧！不過如果是慣性核聚變搞定的話，未來的星際航行可就省事多了，如果各位不太理解的話，就是科幻小說《三體》中的無工質核聚變發動機（其實是有工質的，只是不用帶額外的工質而已），直接用聚變產生的高能高速粒子推進飛行器！

希望還是有的，至少未來的恒星際間飛行將成為可能！

大家應該都看過漫威的電影《鋼鐵俠》，托尼·史塔克穿著戰衣上天入地，充當著世界警察的身份與邪惡勢力作斗爭。不知道你是否曾想過這個戰衣的能量來源到底是什么？

說到人類利用能量或者獲取能量的方式最簡單的例子就是“燒熱水”，這個效率是非常低的。目前我們的發電廠最多的還是火電、水電，而風電、核電等新型能源還是在少數，并不占據重要地位。火電就是“燒鍋爐”，把化石能源的能量通過燒熱水的方式傳遞出去，最終水蒸氣會帶動汽輪機工作，從而同軸帶動發電機運動切割磁感應線，這個時候電流在閉合線圈中就產生了。而水電就是利用水的重力勢能，整個過程大體上跟火電也比較類似。而風電就是把風能作為能量來源。

最后主要來說一下核電，目前的核電站都是通過核裂變的方式來獲取能量，重原子核在外力作用下被轟擊分裂成多個質量較小的原子，在這個過程中會有質量損失。損失的質量都是按照愛因斯坦質能方程轉化為能量。最常見的是應用鈾裂變，當熱中子轟擊到鈾-235原子后發生核裂變，這個過程會釋放出2到4個中子，之后這些中子再去撞擊其它鈾-235，最后就形成了核鏈式反應。

但人類想要的能量利用方式不是核裂變而是核聚變，現在人類對于核聚變的應用主要是在軍事武器上，例如氫彈的原理就是核聚變，但是這個過程并不可控。人類希望掌握可控核聚變技術，就像是太陽內核處發生的反應一樣。因此這種技術又被人稱為“人造太陽”，太陽內核處每秒鐘都有6億噸氫核發生聚變，生成5.95億噸的氦，損失的500萬噸質量就轉化為能量，以光和熱的形式向宇宙中傳播。

太陽內核處之所以一直在進行著可控核聚變，主要是因為其自身的引力塌陷作用，讓其內核處產生很大的壓力和溫度，在這兩種條件下誘發氫核聚變。那么人類要想實現可控核聚變，也要達到這兩種條件，除去之外還需要找一個“容器”，這個容器可以用來裝這些高溫高壓告訴撞擊的粒子。但是目前人類沒有什么物質能夠抵抗這兩種條件，也就是沒有容器啊！

目前人類為了解決這個問題，就制造了一種特殊的裝置-超導托卡馬克，這是一種利用磁約束和真空絕熱來實現可控核聚變的環形容器，在我國就被稱為人造太陽。如果有一天人類掌握了可控核聚變技術，那么開車不用再消耗化石能源，飛機可以一直繞著地球飛行不停止，總之能量的利用效率大幅度提高。

當可控核聚變技術實現后，下一步的主要工作就是把“反應堆”縮小化，就像是文章開頭所說的，鋼鐵俠的能量來源實際上就是微型的核反應堆。人類要想飛出地球進行星際旅行，這是必須要掌握的技術。因為可控核聚變的效率非常高，即使攜帶少量的燃料就可以讓一個機器一只運轉，人類未來飛出地球尋找新的家園。在漫長的星際旅行中，最重要的就是能量供應。如果按照目前的科技水平，只能應用常規方法，那么會需要攜帶大量的燃料。

人類文明的發展，需要掌握這項技術。

文/杜若，圖片來源網絡侵刪。

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核聚變所需要的條件雖然苛刻。但慢慢會實現的。為了應急能源？。我認為不妨先開發磁動力。這一能源也是續程較長的能源之一。同時磁動力可能對核聚變興許有一些幫助。因為高速旋轉的磁場可封閉氫彈的爆發。這樣的觀點我好像說過。但愿對國家有點兒作用。

可控核聚變研究成功，而且小型化商品走向了市場，那好極了！如果小到床頭柜那么大，如果小到熱水瓶那么大，汽車、游艇、飛機、電摩托等都可以一次加料，航程無限，甚至出現機械本體換了幾代，能源瓶還沒用完。能源也可以家庭化了，一臺袖珍核聚變發電機提供家庭所有用電量陪伴家庭的初建、發展和裂變的全過程。核能小型化，核能電池化一直是現代人夢寐以求的產品，誰攻克了這高峰，誰就是人類發展史上又一個偉大的科學巨人。

可控核聚變是人類能源的下一階段構想，目前正處在研究當中，還有許多的問題擺在面前，我們總提到可控核聚變還有多長時間問世，大家都會回答五十年之后，以現在來看，恐怕還得三十年，甚至更久。

核聚變是一種比核裂變更高效率地獲取能源的方式，不可控的核聚變或者說是用自身引力控制的核聚變我們都見過，那就是頭頂的太陽。而可控的核聚變就是咱們實驗室中正在研究的那個。說起核聚變，我們能夠想到的詞就是“高溫”、“等離子體”了，等離子體是物質的第四態，只要溫度夠高，原子中的電子就會脫離原子核的束縛成為自由電子，而原子成為離子，此時離子與自由電子共存，它們所帶的電荷雖然相反，但是數量相等，故稱為等離子體。

眾所周知，等離子體溫度很高，要想使其進行核聚變，那溫度少說也得是一億攝氏度以上，那么高的溫度，人造的材料肯定無法包裹住，所以想出來一個辦法，就是利用磁場以及慣性來約束等離子體處在特定的位置，以避免高溫燒壞周圍的材料。這種磁場約束裝置以托卡馬克裝置最為杰出，世界上的核聚變實驗室基本都以托卡馬克結構來建造。

2017年7月份，我國位于合肥的全超導托卡馬克裝置（EAST）創造了一項紀錄，實現了101.2秒穩定長脈沖高約束等離子體運行，這是世界上第一個約束達到百秒的托卡馬克裝置。2018年11月份，EAST又完成了一次創舉，實現了“等離子體中心電子溫度首次達到1億度”。這些放在世界上都是了不起的成就，說明我們的可控核聚變研究是走在世界前列的。

可控核聚變有哪些優勢？

核聚變所需的材料在自然界中很豐富，所以不需要擔心原材料的問題，可以說是無限的，因此人們才稱核聚變是無限能源。

核聚變相較于核裂變來說是比較安全的，因為核聚變反應條件很苛刻，一旦核反應堆體有破壞，那么核聚變反應就會當即終止。

核聚變反應過程中幾乎沒有輻射，產生的廢料也沒有輻射，所以大家稱其為清潔安全能源。

若是可控核聚變研究成功，在短期內會有哪些“魔改”應用呢？

可控核聚變若是研究成功了，首先建造的是可控核聚變發電站，逐步取代傳統的發電方式，成為一枝獨秀。當然，這不算是魔改，題主想問的肯定也不是這個答案。然而，在可控核聚變研究成功的伊始，真的可以進行“魔改式”的應用嗎？我看很難，幾乎不可能。

我們大家可能會暢想應用在宇宙飛船、汽車、飛機、火車以及其它交通工具上，甚至暢想會應用在家庭生活中，這的確算是魔改，但是在研究成功后的短期內，這些根本沒有可能性。可控核聚變裝置是一個極其龐大的裝置，它需要很多人進行維護，短期內根本無法實現小型化，你所暢想的鋼鐵俠那種的核聚變裝置恐怕要在幾百年之后才可能會實現吧。

文/科學船塢

第一次工業革命后，人類世界依靠蒸汽的力量建造了火車和火輪船，以及蒸汽驅動的一系列大工廠

因為蒸汽機并不能小型化，所以蒸汽時代的特點就是“傻大黑粗”，幾十年后法拉第的電動機讓人類看到了一種足夠小巧的能量發生裝置，于是乎電動機和發電機就成了第二次工業革命的代表，從那以后之后直到今天，人類世界的用電量依舊在節節攀升。

用電量的背后是火電廠，水電廠，核電廠，風電廠

但這些形形色色的發電廠本質上沒有什么不同，都是“燒開水”而已，再說得明確一點就是把水燒開，用高壓蒸汽去推動發電機轉子轉動，切割磁感線生電。

火電廠用煤燒水，水電廠用水流的的力量帶動發電機運轉，風電廠用風的力量，核電廠用原子核裂變的能量來燒水。

目前人類世界尚在研究過程的可控核聚變技術，一旦成功將成為最好的燒開水“熱源”，因為核聚變反應的質能轉化率達到了4%，而核裂變只有0.135%，所以可控核聚變技術成功后，首要工作就是代替可控核裂變裝置。

與提純難度高，且需要的鈾和钚等強放射性材料的核裂變不同，核聚變需要的氕氘氚在海水中就能提取，且幾乎不含放射性，因此可控核聚變就是最理想的清潔能源，科學家初步估計地球海洋中的核聚變元素，足夠人類“揮霍”數百萬年。

解決了能源問題的可控核聚變技術，順帶也會解決污染問題，屆時近乎無限的電能將讓人類社會徹底變成電力社會，石油的地位會一落千丈。

再進一步，可控核聚變反應堆小型化后還會被安裝到宇宙飛船上

短時間可控核聚變技術最大的效應應該就是電力！一臺初具規模的聚變反應堆“爐子”可以抵消全球幾乎所有的熱電發電總和的能量！而卻這玩意還只是利用水中氫原子無污染可再生！等實現核聚變規模化發電技術人類就會讓聚變反應堆的尺寸縮小和能量益增率增加！大概在熟練掌握可控聚變技術20年后我認為我們會在飛往深空的飛船中標配！宇宙空間中雖然接近真空但擁有大量氫元素！這是純天然的聚變燃料！一旦核聚變引擎出現我們的飛行器會比現在最快的帕克探測器至少翻上幾百倍！達到光速百分之幾！全球兵家必爭之地從此不會之關注中東！整顆星球將擁有取之不盡的能源！最最關鍵的是（高密度能量系統的出現）我們的高能物理學將迎來史無前例的臨界值爆發點！尋找到更加有意思的超級能源系統！到時候人類應該可以進入一類文明！到時候我們會在短短不到一個世紀內突破一類文明的束縛達到神級二類文明！所以說可控核聚變技術是目前人類文明技術大爆發時代的轉折點！