综述‍

“核能”在普通人眼里一直被误解，因为提起核能第一想到了1945年的广岛原子弹和1986切尔诺贝利核泄漏事件造成的惨烈情景，再到最近的日本福岛核泄漏事件以及日本将核反应堆废料倾倒进太平洋的行为。

“核”在人们心里被贴上了不好的标签，但是了解核能的人都知道，核能可以说是未来的人类之光。核能不仅是一种蕴含巨大能量的新能源，而且还非常干净没有污染（核能是清洁能源），如果可以有效的利用核能，对于现在温室效应不断加剧的现象会有很大改善。

1964年，我国的第一颗原子弹在新疆罗布泊成功爆炸，中国也成为了世界上第五个有核国家。

对比世界第一颗原子弹爆炸我们迟了将近20年，但是如今中国的核研究，特别是核聚变技术研究成果，已经位于全球前沿，这背后离不开无数人的奋斗和努力。

当然，也有很多人不明白，如今世界上研究核聚变的国家不少，像美国、日本等国也算是研究了半辈子，经验丰富，成就斐然，论资历，中国绝对稍逊一筹。可为什么，半道出家的中国却能一出手就领跑呢？它的核聚变装置优势究竟在哪儿？

要回答这个问题，我们需要先了解核能相关知识。

核能利用方式以及什么是核聚变‍

核能是一种通过核反应从原子中释放出的能量，核能也可以称为原子能。原子能的基础则是根据爱因斯坦狭义相对论推导出的质能方程E=MC2，也可以叫做质能转换公式，得出了能量和质量是可以相互转化的。

原子核内部的分裂可以产生全新的元素，这时质量会损失，但是能量会增加并且释放，也就是我们所说的原子能。核能可以通过三种方式实现：核裂变、核聚变、核衰变。让人闻之色变武器“原子弹”就是由核裂变技术制造的。

核裂变技术是使得重原子裂开释放能量，用中子去碰撞裂变的放射性元素的主要方式。在原子弹当中含有铀和钚，这两类都是放射性元素。被撞击之后裂开的重原子会分裂出更多的中子，这些分散的中子再去撞击其它原子，形成连锁反应，原子弹就是在原子间密集的撞击之后释放能量的产物。

目前核裂变技术已经有了一些广泛的利用，原子弹和核电站都是核裂变的产物。对于核裂变的反应速度要有严格的控制，如果控制不好，像切尔诺贝利事件中核反应堆直接爆炸，其破坏力就跟原子弹不相上下了。

核聚变则是核能的另一种产生方式，也是目前世界各国聚焦的重点。

核聚变的通俗解释是让两颗原子聚集在一起释放出结核能，一般是让两个氢原子核聚集成为一个氦原子核。在这个过程当中，质量会缺失更多，转化的能量也就更多。科学家们研究发现，针对相同质量的材料做裂变和聚变反应，聚变之后释放的质量是裂变的四倍还多，说明聚变制能要比裂变制能效率更高。

其次核聚变相较于核裂变的污染性更低，据研究发现核裂变之后产生的碘、铯、氙等多个物质，具有很强的放射性，并且放射性持续的年下有些可达100年之久。之前日本政府倾倒的核废料其实就是裂变之后产生的这些元素，由于污染性极强，需要对它们进行严格的收集处理。

但核聚变就不一样了。

核聚变采用的氢元素同位素——氘和氚是自然界较小的原子，唯一的聚变产物是原子氦。 氦是完全没有放射性和其他毒性的稳定元素，自身安全性很高，氦的化学性质非常稳定，在正常环境下不和任何物质起反应，只会以无色无味的气体形式存在。

而且海水中含有的氘元素非常丰富，据保守估计一升海水中氘进行聚变之后产生的能量，和300升汽油燃烧的能量是一样的，所以说“核聚变”无疑是制造新能源便宜且效率最高的方式。

核聚变能做什么‍

1953年，第一颗氢弹在苏联成功爆炸，这是人类第一次核聚变尝试成功。没错，作为和原子弹有相同核武器属性的氢弹是核聚变的结果。氢弹与原子弹比较起来单位面积内的杀伤力小，但是威力释放的更多，前文说了因为聚变产生的核能是裂变的四倍。

但是氢弹是不可控的核聚变，这种不可控的不确定性存在危险，并且聚合的条件要求也十分苛刻。所以目前世界各国研究发展的方向主要是“可控核聚变”，可控核聚变需要建立起一个可控的热核聚变堆。

需要注意的是，有热聚变也有冷聚变，不过冷聚变目前仍然处于设想阶段，有一定成果和不断深入研究的是热聚变。

由于核聚变的条件非常苛刻，所以目前而言核聚变还处于研究探索阶段，并未研发出实质性的东西，不过我们可以通过科幻小说的描写对核聚变成功之后不同的世界进行了解。

刘慈欣的《三体》第二部当中就有描写人类世界在攻克核聚变难题后，彻底掌握可控核聚变的世界是什么模样。

那时世界变成了没有电线的世界，所有的电力来源都是电磁感应，化石燃料也不再使用，电能可以说充斥在整个世界中，环境得到了改善，温室效应不再加剧。

除此之外，目前人类科技发展中最重要的航天科技发展板块对于核能的需要意愿也很强烈。旅行者一号的失联让专家做出悲观预测，人类飞出太阳系至少需要四千万年，究其原因还是因为飞船的能源不足以使得飞船提升到一个更高的速度。

但是以可控核聚变为支撑，制造出聚变发动机，就会让飞船飞得更快更远。这也是各国抓紧研究核聚变技术的原因所在，可以说是航天科技发展的关键。

世界各国核能发展态势历程‍

核聚变产生的条件需要以亿为单位的高温和高压，相当于太阳内部的环境，这让各国对核聚变的研究都十分头疼。秉承着集思广益，1958年在日内瓦召开的和平使用原子能会议上进行了“核解密”，即公开公布核聚变相关的所有研究资料，在这之后核聚变成为了全球性的合伙主题。

到 20 世纪 60 年代后期苏联科学家在 T-3 Tokamak（托卡马克）上利用强纵场克服等离子体的宏观稳定性上取得突破性的进展, 等离子体的各项参数有很大提高:等离子体温度 TI, Te ≈0.8 keV 、等离子体密度N≈3×1013cm -3和能量约束时间τe ≈20 ms。

自证实苏联科学家的结论正确之后，托卡马克成为了世界核聚变研究的主要问题，截止目前，世界范围内已经建成了几十个托卡马克。

到了1980年时，世界上建成了最初四个托卡马克装置，分别是美国PPPL的TFTR、日本Naka的JT-60、欧洲Cu1ham的JET和苏联库尔恰托夫原子能所的T-15超导托卡马克。投入使用和得到相关指标数据的只有美国日本欧洲的装置，苏联的由于政治等原因建成却一直没有投入使用。

发达国家对于核聚变的研究工作一直都在进行，并且在之后部分国家还达成了合作意向，共同建造大型的托卡马克装置，虽然最后由于装置选址和资金困难未能实行，但是足以看出世界各国对于核聚变的研究都很重视。

目前各国更多还是在自己国家进行研究活动，不过每两年都会召开核能会议，对研究成果和发现进行展示。除此之外，还成立了专门的核能刊物，用来刊登优秀的核能研究论文，以供各个国家科学家参考。

2019年11月时，美国的能源部就发布了关于资助“突破性赋能核聚变能”(BETHE)3000万美元的消息，目标是降低核聚能的成本，让之后的研究可以顺利完成。2020年12月18日的相关报道指出俄罗斯目前已经完成了聚变-裂变混合电厂初步设计，计划开始建设。

更多核聚能的研究成果各国还是有所保留的，毕竟都有私心，不过这几年核聚能是各国的重要科研项目，但是研究的发展一直差强人意，据科学家估算，要到2050年核聚变的相关研究才会产生突破。

中国的核聚变研究历程‍

我国最早的核聚变研究可以追溯到1958年，当时建立了一些小型装置进行实验，相较于当时世界的其他国家实验进程还是比较慢。

到1969年，中国物理研究所建成了一台100KJ的角向箍缩装置，得到了热合中子，并于1974年建成了我国第一台托卡马克CT-6。

15年的短暂时间，我国已经从小型装置实验到设计完成了托卡马克装置，这可能就是中国速度吧。日美从1945年开始对于核聚变领域有所涉猎，那时的中国还处在战乱当中，而在过去了三十年之后，当日美设计出了自己的托卡马克装置时，中国却也完成了这项任务。可见起步晚并不碍事，中国在不懈努力地追赶之后，证明了自己。

1972年时中国科学研究院在安徽合肥设立了聚变研究基地，我国的核聚变研究工作向正规化更进一步，研究对象还是以托卡马克装置为主。

不过在步入了2010年之后，我国的核聚能研究有了明显的进展，“中国人造太阳”是我国在核聚变托卡马克装置研究方面获得的最新成就。

东方超环‍

东方超环EAST装置是由中国科学家独立完成建造的世界首个全超导托卡马克，也是目前世界上第一个非圆截面全超导托卡马克，是中国第四代核聚变实验装置，从建成至今的十五年的时间里创造了多项世界纪录。

而美国、日本虽然比我国提早研究了几十年，可是由于核聚变研究需要投入大量资金，目前可得的经济效益又很少，资本家们不想做花钱还无法获得收益的事情，政府就减少了研究资金的投入，将重点转移到了其他项目之上，导致他们超导核聚变研究搁浅。

中国却一直致力于核聚变的研究工作，期望早日让人民使用上便宜又好用的清洁能源，所以在核聚变研究的竞争中，揽下了这个“世界第一”的成果，这也是中国核聚变研究技术领先美国、日本的重要体现。

在疫情期间，又从合肥研究所传来了好消息，“东方超环”托卡马克核聚变试验装置首次实现1亿摄氏度，并运行10秒。

这一消息很快被国外得知，纷纷发来庆贺并且想要与中国达成核聚变超导装置研究的合作。

在2021年的5月29日，东方超环又一次刷新了世界纪录，实现了1.2亿摄氏度之下等离子体运行101秒。短短一年之间，就将速度提升了十倍。科学家们表示此次聚变被约束在了“超环装置”正中心的位置，这无疑证明了在核聚变当中的磁约束技术，中国目前已经领先世界。

这之后中国在世界核聚变共同研究项目ITER当中就占据了重要地位，因为有了自己的标志性成果，所以引得世界各国前来观摩学习，虽然美国、日本很难接受中国在核聚变领域取得的成功，但是也表示了庆贺和未来来到中国观摩学习“东方太阳”的意愿。

结语‍

中国能在短短五十年之间追赶上美国、日本这些发达国家的脚步，离不开背后研究人员们的辛苦付出。

因为中国的人口数量庞大，对于能源的消耗也非常快，即使此前我国又在新疆等地发现了大型油田等资源，也不能停下对核聚变研究的脚步。因为不可再生能源总有一天会消耗殆尽，那时核聚变产生的清洁高效能源必然成为主流能源。

中国也是因为提前预想到了未来会面临的巨大能源压力，才会对于核聚变的研究这么急切，投入了很多资金和人员。

将国家的可持续发展放在首位，一直是我国的战略方针，金山银山不如绿水青山，可持续新能源的利用才是决定未来国家发展的关键所在！