可控核聚变究竟有多难? 科学家: 难于上火星!

科学家有充分的理由认为核聚变是能源生产的“圣杯”，核聚变不仅可以提供几乎无限的能量，而且这种能量也是非常清洁的。自“原子时代”以来，核科学家一直致力于研究核聚变——这也是恒星产生能量的方式。

然而，由于核聚变反应的苛刻条件，因此很难对其进行有效地控制。就在本周，来自查尔姆斯理工大学的一个研究团队在《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表了一篇新的研究报告，其中概述了一种有助于阻止核聚变反应堆熔化的方法，这为可控核聚变扫清了最大的障碍之一。

核裂变通过分裂原子产生能量，但核聚变刚好相反。通过把较轻的原子核（通常是氢原子）结合在一起，核聚变产生的能量比核裂变高出数倍。核聚变在超高温和高压的条件下进行，本身维持这种反应就已经很困难，再加上逃逸电子可能会损坏甚至摧毁核聚变反应堆，从而使可控核聚变进一步复杂化。

如果核聚变因故停止，将会导致核反应堆内的温度急剧下降。此时，仍然携带着来自等离子体的能量的逃逸电子突然加速到很高的速度，足以熔化、破坏反应堆壁，甚至摧毁核反应堆。

对此，科学家提出了一种控制这些逃逸电子的方法。研究发现，把重离子以气体或颗粒的形式注入反应堆，使它们与逃逸电子发生碰撞，从而减慢这些电子的速度。该研究共同作者Linnea Hesslow表示：“当我们能够有效地减速逃逸电子时，我们距离功能性聚变反应堆就更近一步了。”

可再生能源的巨大前景

面对化石燃料的逐渐枯竭，世界正加大力度研究可再生能源，其中核聚变具有最大的潜力。它可以提供几乎零碳排放的清洁能源，而且几乎是用之不竭的。相比之下，太阳能和风能依赖于气候。

事实上，地球蕴含的核聚变能源非常丰富，因为它的燃料——重氢（氘）和超重氢（氚），可以从普通海水中提取。每升海水大约含有30毫克重氢，而这些数量的重氢聚变产生的能量等同于300升汽油。据科学家估计，地球大约含有10万亿吨的重氢。

可控核聚变正在一步步成为可能，加拿大科学家提出在21世纪30年代用核聚变替代化石燃料。这个时间表是有可能的，特别是考虑到过去50年在聚变能方面取得的进展。当然，想要实现也并不容易。

科学家解释，实现可控核聚变要比前往火星难多了。太阳的中心温度高达1500万度，压力是地球大气压力的上千亿倍，这是太阳中心核聚变的条件。然而，在地球上无法实现如此高的压力，想要实现核聚变，只能把温度升高至上亿度。尽管难度巨大，但随着技术的不断突破，相信实现可控核聚变只是时间的问题。