法國(guó)，35位國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人通過視頻的方式為國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃重大工程安裝啟動(dòng)儀式祝賀。什么是ITER？也就是國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃，是目前為止，全球規(guī)模最大，影響最為深遠(yuǎn)的一個(gè)國(guó)際科研合作項(xiàng)目。在2006年，我國(guó)正式簽署國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃，除此之外，美國(guó)、俄羅斯、歐盟等多個(gè)國(guó)家也參與了這項(xiàng)計(jì)劃。具體就是計(jì)劃在法國(guó)南部普羅旺斯地區(qū)共同建造一個(gè)世界最大的托卡馬克裝置。
什么是托卡馬克裝置？首先我們要來了解一下，什么是核聚變？
人類似乎對(duì)“核”特別敏感，與生俱來的核泄漏、核輻射、核廢料都是一些對(duì)人類不好的東西，但同時(shí)也是一個(gè)“強(qiáng)大能量”的代名詞。
眾所周知，現(xiàn)代原子能的利用包括核裂變和核聚變兩種方式。
核裂變是將較重的原子核分裂為較輕的原子核并釋放出能量。核裂變可以簡(jiǎn)單理解為由較大的原子核裂變成幾個(gè)較小的原子核，并釋放出能量，原子彈和核能發(fā)電廠正是利用的核裂變的方式，現(xiàn)在核電站主要都是鈾裂變，利用熱中子去轟擊鈾-235原子后會(huì)放出2到4個(gè)中子，釋放出來的中子再去撞擊其它原子，從而形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)期間釋放巨大能量。
鈾的裂變反應(yīng)條件主要是提高鈾-235的純度和體積，所以這一過程會(huì)比較燒錢，要花一大堆錢去提取濃縮。而且，鈾是具有輻射性的，所以鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)造成許多核廢料，核廢料通常都需要深埋地底。
而核聚變，顧名思義，就是兩個(gè)原子核的核融合產(chǎn)生新的原子。氫彈正是利用氫的同位素（氘、氚）的核聚變反應(yīng)所釋放的能量來進(jìn)行殺傷破壞，其威力比原子彈的高，成本也更低。原子會(huì)在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)互相碰撞將核外電子撞飛，剩下的原子核重新組成新的元素核。兩個(gè)原子核聚變成一個(gè)較重的原子核，其自身質(zhì)量的損失則會(huì)釋放出大量的能量，遠(yuǎn)大于核裂變釋放的能量。
我們都知道，原子核時(shí)帶正電的，兩個(gè)原子核靠近時(shí)會(huì)相互排斥，于是就需要提供一個(gè)極高的內(nèi)能克服兩個(gè)核間的庫(kù)倫斥力。我們可以通過增加它的反應(yīng)溫度提高原子的速度或者增加壓強(qiáng)，予一個(gè)壓力進(jìn)行壓縮體積從而提高原子的碰撞幾率。
可控核聚變
萬物生長(zhǎng)靠太陽，太陽用核聚變的方式向太空釋放光和熱給至1AU外的地球上的生物生長(zhǎng)，太陽內(nèi)部的壓力很大，所以只需要很小的溫度就可以進(jìn)行核聚變反應(yīng)，然而地球上水平受限，我們只能通過增加反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)。
所以核聚變反應(yīng)溫度通常需要達(dá)到1億℃，這是什么概念，太陽表面溫度時(shí)5770k，而太陽內(nèi)部溫度也只到了2000萬℃，實(shí)際上我們也掌握了核聚變反應(yīng)，氫彈爆炸是不可控的核聚變反應(yīng)，不能作為提供能源的手段。
于是物理學(xué)家便致力于在地球上實(shí)現(xiàn)人工控制下的核聚變反應(yīng)，即可控核聚變研究，希望利用太陽發(fā)光發(fā)熱的原理，為人類提供源源不斷的能源。因此人們也將受控核聚變研究的實(shí)驗(yàn)裝置稱為“人造太陽”。
托卡馬克
可控核聚變是什么？我們都知道核聚變所需的條件是高溫高壓高密度，要想獲得核聚變帶來的能量就必須“持久”，就是反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，如果反應(yīng)時(shí)間很短，只不過是短暫的聚變功率。而不能讓那個(gè)長(zhǎng)期獲得燃燒放出能量。太陽之所以能夠燃燒個(gè)50億年，主要是靠著太陽內(nèi)部的萬有引力進(jìn)行約束。
于是在1950年，蘇聯(lián)科學(xué)家提出托卡馬克裝置，即環(huán)形真空磁線圈，相當(dāng)于是一個(gè)“磁容器”，裝置的內(nèi)部是一個(gè)超高功率的“微波爐”對(duì)原子升溫，使其變成等離子體，外部利用電環(huán)流產(chǎn)生一個(gè)環(huán)狀磁場(chǎng)對(duì)等離子體進(jìn)行一個(gè)束縛作用。因?yàn)樗璧拇艌?chǎng)很強(qiáng)，所以需要很大的電流，于是就要使用超導(dǎo)材料，所以目前的裝置實(shí)際是叫做，超導(dǎo)托卡馬克裝置。
而在我國(guó)中科院合肥物質(zhì)研究院在2013年1月5日宣布，“人造太陽”實(shí)驗(yàn)裝置輔助加熱工程的中性束注入系統(tǒng)在綜合測(cè)試平臺(tái)上成功實(shí)現(xiàn)100秒長(zhǎng)脈沖氫中性束引出。但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，人類努力了幾十年，還沒有實(shí)現(xiàn)核聚變能的和平利用。
而法國(guó)的ITER也是一個(gè)超導(dǎo)托卡馬克裝置，這是一個(gè)費(fèi)錢費(fèi)時(shí)間的多國(guó)合作的項(xiàng)目，也更是為人類探索新能源的一大跨越，當(dāng)然我國(guó)的EAST全超導(dǎo)托卡馬克裝置也在科學(xué)種探索著。
可控核聚變的優(yōu)點(diǎn)：一是燃料在地球上的儲(chǔ)量極為豐富；二是不產(chǎn)生高放射性核廢料，不污染環(huán)境；三是具有固有安全性等優(yōu)點(diǎn)。解決人類能源問題和環(huán)境問題，推動(dòng)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。
如果有一天，人類真正實(shí)現(xiàn)了全超導(dǎo)托卡馬克聚變堆的點(diǎn)火，就能遨游在能源堆里，那時(shí)，太空遨游也都不是夢(mèng)了，人類也將迎來新紀(jì)元。
