可控核聚變，離人類還有多遠(yuǎn)？

【專家解說】：核反應(yīng)堆是目前人類使用原子核能量的最成熟技術(shù)示范，裂變技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第四代，當(dāng)前，各國建造的三代核電算是較為先進(jìn)的普及型反應(yīng)堆，還有更先進(jìn)的第四代反應(yīng)堆。裂變技術(shù)對于人類而言，我們已經(jīng)掌握了其基本約束條件，實(shí)用化進(jìn)展正在不斷推進(jìn)，但這并不是核能利用的最高階。核聚變技術(shù)被認(rèn)為原子核能量應(yīng)用領(lǐng)域的桂冠，雖然氫彈早就被試驗(yàn)成功，但這是不可控的核聚變技術(shù)，如何讓核聚變受到約束和控制是當(dāng)前核聚變研究領(lǐng)域的方向。核聚變作為宇宙中最普遍的能量利用形式，人類要想突破行星際的限制而進(jìn)入恒星際空間，核聚變是必不可少的能量源。但核聚變的研制難度很大，要求相對苛刻，熱核聚變產(chǎn)生的等離子體溫度和密度極高，要想讓核聚變反應(yīng)自持下去，就需要維持這些極高溫等離子體。英國科學(xué)家勞遜在1957年就提出了“勞遜條件”，認(rèn)為等離子體的溫度可達(dá)到1億攝氏度，這樣才能實(shí)現(xiàn)“得失相當(dāng)”。因?yàn)樵谶@樣的溫度下，參與反應(yīng)的所有物質(zhì)都會(huì)電離形成等離子體，然后才能利用強(qiáng)磁場對帶電粒子進(jìn)行約束。 在了解核聚變的約束條件后，工程制造上的問題就來了。雖然我們知道等離子體的溫度極高，但我們對等離子體產(chǎn)生的湍流行為仍然沒有足夠的了解，理論模型的缺失導(dǎo)致我們無法預(yù)測超高溫等離子體。其次是磁場約束，核聚變需要強(qiáng)磁場對等離子體進(jìn)行約束，這就需要大電流，而電流具有熱效應(yīng)，因此只有超導(dǎo)才能解決這個(gè)問題。發(fā)展核聚變堆之前，我們還要解決超導(dǎo)線圈的應(yīng)用，用接近絕對零度的溫度來實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場來約束幾億度的超高溫等離子體。 這樣的工程不僅需要極高的技術(shù)含量，還要有龐大的資金支持，國際熱核實(shí)驗(yàn)堆從1985年開始推進(jìn)，預(yù)計(jì)花費(fèi)100億美元。目前，國際上幾個(gè)著名的核聚變試驗(yàn)裝置有望在2050年左右發(fā)展出較為成熟的核聚變技術(shù)，本世紀(jì)末，我們有望用上由核聚變產(chǎn)生的電力。2014年，軍火巨頭洛克希德·馬丁公司稱已經(jīng)突破了小型核聚變堆技術(shù)，有望在未來10年內(nèi)安裝在軍用船舶上，功率為100兆瓦，讓我們看到了小型核核聚變反應(yīng)堆被普及的希望。