本文参加百家号 #科学了不起#系列征文赛 。
现在是有史以来最好的时代 ， 从来没有一个时代能够像现在这样 ， 让我们确信无疑未来将会一天比一天好 。
这一切都要感谢于科学技术的迅速发展 ， 在各个领域 ， 新的事物总是层出不穷 ， 并迅速地改变着我们的生活 。 在那些看得见却还摸不着的未来技术中 ， 最令人期待的莫过于可控核聚变技术了 ， 因为人人都知道这项技术的实现将会彻底改变人类的生存方式 。
这么说一点也不夸张 ， 一个文明 ， 特别是现代文明的发展与所能够利用的能源是息息相关的 ， 而可控核聚变技术只需要100吨的氦-3就可以满足全人类一年的能源需求 ， 也就是说对于现阶段的人类而言 ， 能源将会取之不尽用之不竭 。 这只是一个方面 ， 另一方面 ， 因文明发展所带来的一切环境问题将会迎刃而解 。
ITER 国际热核实验堆众所周知 ， 煤炭和石油等化学能源会造成严重的环境污染 ， 且这些都是不可再生能源 ， 总有枯竭的一天 。
而水力是一种稀有资源 ， 风力存在着不稳定的因素 ， 至于太阳能 ， 实在是太少了 。 太阳的确拥有巨大的能量 ， 但在地球表面所能够收集到的太阳能量几乎为零 。 至于现在核电站所使用的可控核裂变技术 ， 的确是一种清洁高效的能源 ， 但存在着一定的危险 ， 一旦发生泄漏 ， 则可能造成严重的污染 ， 而且产生的核废料处理也是一个问题 。
所以现在所使用的所有能源 ， 没有一种可以与未来的可控核聚变相比 ， 也正因如此 ， 可控核聚变技术被视为第一宇宙文明实现的标志 。 人类发展可控核聚变技术的灵感来自于太阳 ， 因为太阳就是一个巨大的聚变反应堆 ， 按照现在的能源消耗速度来计算 ， 太阳核聚变每秒钟所产生的能量就可以满足全人类数十万年的能源需求 ， 现在你应该能够明白 ， 为什么我说在地球表面所能够收集到的太阳能量几乎为零了吧 。
近距离的太阳既然太阳就是一个巨大的聚变反应堆 ， 那么我们直接去收集太阳的能量不就可以了吗 ， 还搞什么可控核聚变？其实我们很想这样去做 ， 但这太难了 ， 这涉及到建造包裹太阳的能量收集装置 ， 也就是经常提到的戴森球 。
戴森球被视为第二宇宙文明实现的标志 ， 其技术难度远非可控核聚变能比 ， 所以我们还是安心搞自己的可控核聚变要实际一些 。 什么是核聚变呢？简单一点来讲 ， 就是轻元素合并成重元素并释放出能量的过程 。 要促使这种合并发生 ， 首先必须要使温度达到一定的高度 ， 在高温状态下 ， 原子的核外电子与原子核发生脱离 ， 物质不再是我们所熟悉的三态 ， 而是会变为等离子态 。
想象中的戴森球失去了电子的包裹 ， 原子核就可以进行合并了 ， 但这种合并在常规状态下是不可能实现的 ， 因为同性相斥 ， 原子核都是带正电的 ， 两个带正电的原子核只能够相互排斥 ， 不可能相互合并 。
要让原子核合并只有一个办法 ， 就是让原子核高速运动 ， 让速度高到足以抵消排斥力 ， 使原子核撞在一起 。 而要实现如此高的运动速度就必须要有足够的高温 ， 上亿度的高温 。 等等 ， 太阳中心的温度也不过2000万摄氏度 ， 怎么发生的核聚变？那是因为太阳内部有着极高的压力 ， 而在地球上是没有这么大的压力的 ， 所以我们只能在温度上下功夫 。 然而反应温度并不是难点 ， 难点在于用什么东西来盛装反应物 。 要知道 ， 熔点最高的物质就是五碳化四钽铪 ， 熔点为4215摄氏度 ， 而可控核聚变反应温度远高于此 。
【核聚变|十年还是百年？可控核聚变卡在了哪，还要让我们等多久？】唯一的办法就是让核聚变反应不与任何物质相接触 ， 用磁场或惯性来进行约束 ， 目前国际上的可控核聚变研究也都是基于这两个方向 。
要长时间稳定约束聚变反应确实具有难度 ， 但卡点并不在此 ， 卡点在于成本 。 作为普通人 ， 我们可能会幻想可控核聚变实现之后就不需要再缴纳电费了 ， 但在此之前 ， 我们首先得让可控核聚变变成一个盈利的生意 。 可控核聚变技术是用来发电的 ， 而为了维持和约束反应 ， 首先先要为其输入大量的电能 ， 但如果发出来的电还不如输入的电能多 ， 那么这就是一笔赔本的生意 ， 所以只有可控核聚变真正做到稳定并盈利 ， 才能说是真正的成功 。 这是一条漫长的路 ， 科学界一般认为可控核聚变技术的实现尚需百年 ， 但也有一些人持有乐观的态度 ， 比如一家叫做通用核聚变的私人公司就声称自己能够在十年内生产出高效的核聚变电力 。 我们就姑且一听吧 。
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