太阳核心的质子-质子链反应
因此科学家直接就找了氘和氚 ， 也就是氢弹中的聚变材料 ， 虽然这两种聚变材料条件比较低 ， 但如果在没有特别大压力条件下 ， 至少需要上亿度的高温并且长时间保持这个状态 ， 才能让氘核和氚核有机会碰撞完成聚变 ， 核聚变路线就是如何让这两种原子核保持在如此高温状态之下让其聚变的技术 。
元素的结合能
就目前的核聚变路线而言 ， 大致方向有两种 ， 不过在这些技术路线上又分出多个分支 ， 但原理不外乎如下这两种：
1、磁约束核聚变；
2、惯性约束核聚变；
磁约束核聚变是利用一个强大的磁场控制并压缩高温等离子体（经过中性束注入加热、波加热等方式后导入聚变腔室） ， 让等离子体在足够的密度容纳足够长的时间里尽可能多的发生核聚变反应 。
这个就是Lawson criterion（劳逊判据或者劳逊准则） ， 它代表了核聚变研究中的品质因数 ， 给出了等离子体（电子）产物的最低要求值密度和“能量限制时间”的比值 ， 这将导致净能量输出比例 ， 因此一台足够成熟的磁约束核聚变装置内 ， 提高温度、增加磁场强度 ， 延长约束时间就成了最关键的指标 ， 因此每当有突破时新闻中基本就这三个数据 ， 其他如何实现 ， 用了什么技术 ， 没人关心 ， 其实大部朋友也听不懂 。
磁约束：环形磁场成主流
磁约束的路线中有多个方式来约束这个等离子体 ， 比较常见的有磁镜、环形机两种 ， 不过磁镜技术早已淘汰 ， 目前在搞的是托卡马克和仿星器 ， 两种都是环形 ， 不过托卡马克是标准的环形 ， 而仿星器则像一个被切成两半的圆环再“交叉”的拼接在一起 ， 形成一个 8 字形 。
托卡马克和仿星器
两者都是属于环形磁场约束路线 ， 只是仿星器的支持者认为对于约束阶段高温的等离子体湍流时用“扭曲”的磁场更容易控制 ， 而事实上似乎也是 ， 但仿星器存在的问题其体积可能超长超大 ， 在1970年代被取消 ， 但在托卡马克遭遇到困境的二十一世纪又再次被捡回来 ， 目前仿星器比托卡马克要落后两代左右 。
托卡马克：ITER的由来
托卡马克是一个标准的环形磁场 ， ITER（国际热核聚变实验堆）也属于托卡马克 。 最早是苏联物理学家Igor Tamm和Andrei Sakharov在1950年代搞出来的 ， 由于其在稳定的等离子体平衡上有天然的优势 ， 因此到了1970年代时已经风靡全球（当时有数十个托卡马克装置在运行） 。
但托卡马克遭遇了一个问题 ， 小型设备完全无法解决 ， 而大型托卡马克装置各国又无力单独建设 ， 因此ITER（国际热核聚变实验堆）就应运而生了 ， 参与国包括中国、欧盟、印度、日本、俄罗斯、韩国和美国 。
实验堆选址法国 ， 于2013年正式开建 ， 最初的预算在60亿欧元 ， 但预计建设和运营的总成本可能高达220亿欧元 ， 总成本可能在450亿美元到650亿美元之间 ， 整体预计在2025年前建成并开始测试 。
托卡马克的致命问题
托卡马克解决了等离子体稳定性问题 ， 由于等离子体受热不均匀新会受到磁场的影响而在等离子体中逃逸 ， 造成能量、燃料损失；另外它还会受到垂直位移事件”（VDE）影响导致等离子体出现垂直移动 ， 碰触真空室（反应腔室）的上壁和下壁 。
此时不仅会导致等离子体约束状态被破坏 ， 而且还会让千万度甚至上亿度的等离子体触碰托卡马克的内壁 ， 比如法国原子能委员会 (CEA)研究中心建设的Tokamak de Fontenay-aux-Roses (TFR)实验堆中的等离子体失控时直接将内壁烧了个大洞 ， 差点报废！
而且托卡马克实验堆中这类事故概率很高 ， 比例大约在百分之几左右 ， 这个比例简直就要命 ， 不过幸好目前的技术已经能控制到尽量不损坏 ， 或者VDE事件时降低对内壁的破坏程度 。
从EAST到CFETR
这是中国科学院等离子体物理研究所在中国安徽省省会合肥市建设的世界第一个全超导磁体托卡马克核聚变反应试验性装置 ， 是国际上稳态磁约束聚变研究的重要实验平台 ， 其研究成果将为未来国际热核聚变实验反应堆(ITER)提供工程技术支持：
2006年9月28日 ， EAST完成第一次放电 ， 这是世界上第一台全超导的非圆截面托卡马克；
2008年12月19日 ， 我国研制的ITER 68kA高温超导大电流引线的低温通电实验的电流峰值达到90kA ， 并持续4分钟时间 ， 创下了高温超导电流引线实验的世界最高记录；
推荐阅读
- 太阳这么强大，地球都被晒热了，为啥宇宙空间却接近绝对零度？
- 核聚变大约占可观测宇宙质量百分之多少？
- 人工合成黄金有多难？明明可以人工合成黄金，为啥没人愿意干？
- 太阳熄灭后，地球会怎样？人类8分钟后才能感知？准确说是一万年
- 640光年外，参宿四亮度急剧下滑，它马上就要超新星爆发了？
- 软件方面的巨大进步，韩国科学家改写了核聚变托卡马克底层模式
- 恒星的质量有上限，体积呢？同样有极限
- 氧化锆材料
- 物质世界到底是什么原子核运动极不稳定的元素是什么