可控核聚变，终极能源咫尺天涯

　　据说，前沿科学领域有则冷笑话，大意是可控核聚变技术永远都还有50年方能实现。
　　事实似乎的确如此，早在20世纪50年代第一颗氢弹试验成功后，对可控核聚变的研究就已经开始。
　　笔者年幼时所接触的科普知识，也将这一技术描写得触手可及，可是，许多年过去了，仍然没能成真。
　　近日，美国能源部宣布其下属劳伦斯利弗莫尔国家实验室成功完成核聚变点火，即通过惯性约束核聚变实现净能量增益，这是一项具有里程碑意义的突破。
　　不过，尽管意义重大，但放眼可控核聚变技术全局，离真正运转，乃至其后的商业化运营，还无比遥远。
　　可控核聚变技术（示意图）
　　众所周知，研究和开发可控核聚变，正是因为它在理论上是一种极为优质的能源方式。
　　如今全球发电量占比约10的核能发电，均基于核裂变技术，需要使用铀作为原料，无论消耗多么彻底，都必定产生放射性核废料，目前主要采取地下深埋处理，后患无穷。
　　同时，虽然能效超群，可铀矿却是不可再生资源，预计储量仅够再用100年。
　　核聚变可以完美破解这些问题，其所需的氘、氚可以从海水中提取，每立方千米海水中蕴藏的氘，超过地球上全部石油储量所具备的总能量，以当前人类社会发展速度和地球上的海洋规模看，足够消耗上百亿年，甚至大于太阳的寿命。
　　核聚变与核裂变相反，是两个较轻的原子在极高的温度和压力下，原子核发生聚合，期间释放大量能量，并不会残留任何放射性物质。
　　而比起核裂变的链式反应，可控核聚变条件更苛刻，极小的变量偏差将中止聚变过程，因此十分安全。当然，这里强调可控，不可控核聚变的代表是残暴的氢弹。
　　中国全超导托卡马克装置（EAST）
　　不难看出，核聚变桀骜不驯。不同于它的对立面核裂变，核聚变喜欢走极端，要么一言不发，要么惊天动地。
　　核裂变纵然危险，但控制方法并不太难，比如用镉棒吸收中子减缓或中止反应，与之相比，核聚变很难用简单的方法来控制。
　　仅是维持核聚变过程，就需要上亿摄氏度的高温，当下没有材料可以承受。若要把强度约束得恰到好处，必定更加困难了。
　　根据目前的研究，可控核聚变主要有三种实现方法，分别是重力约束、惯性约束、磁力约束。
　　太阳是重力约束核聚变的典型代表，以庞大的体积达到高温高压，原理上很简单，技术上不现实。由于太阳是天然核聚变的典型，可控核聚变也被誉为人造太阳。
　　惯性约束核聚变基于粒子的惯性作用，通俗地讲，就是用激光轰击核燃料，形成高温高压的等离子体，与此同时还会带来大量反冲力，粒子来不及逃脱，只能在惯性作用下向心爆聚。
　　磁力约束核聚变以著名的托卡马克装置为代表，这一装置形似甜甜圈，也犹如粒子加速器，高温高压的核聚变过程在磁力作用下悬空，在磁力影响下发生受控的核反应。
　　核聚变点火首次实现净能量增益
　　近日新闻中的核聚变点火属于惯性约束核聚变，只是可控核聚变的一种路径，但人们普遍认为，磁力约束核聚变积累的经验更多，可行性较大，也距实现更近。
　　目前世界最大的托卡马克装置是欧洲联合环（JET），在其建成后不久的1985年，苏联倡议全球协作建设一个更大的托卡马克装置，即后来的国际热核聚变实验反应堆（ITER），30余个国家参与其中，预计2026年建成。
　　同时，包括中国在内的各大国也在分别开展独立研究。美国在惯性约束核聚变技术方面走在前列，有出于军事方面的考量，亦是多管齐下进行科学探索的尝试。
　　无论哪种方式，投入产出比才是关键。以当前的技术，人们基本能够维持可控核聚变，但消耗大量能量，产出却十分稀少。
　　这次所实现的净能量增益，即增益Q值大于1，意指投入产出比达到了正值，为使可控核聚变成为能源提供了基础支撑。不过，数据是相对的，投入的能量以激光为准，但制造激光也需要消耗大量能源，在总体上似乎还差强人意。
　　如今的技术突破只是尚处于初期的一小步，其后还有千千万万的难题。有人说，就像点燃火柴与制成发动机之间的距离。
　　ITER作为实验堆，还需几年时间才能投入运行，真正能够发电的可控核聚变反应堆则需更久。预计十余年后，可控核聚变电站才能商业化运行，200年后，人类才能完全掌握可控核聚变技术。
　　展望未来，可控核聚变看似近在眼前，实则还有很长的路要走。但付出是值得的，这种几乎取之不尽、用之不竭的终极能源，或许将让能源成为最便宜的商品，实现能源自由，继而以十分经济的方式打开星际之门，催化人类文明的跃升。