最近中国科学界可谓捷报连连，嫦娥取土待归、九章计算出世、可控核聚变也有重大突破，前两个都谈过了，今天就来谈一谈可控核聚变，俗称人造太阳，提到核聚变，许多人自然就想到了核裂变，我也简单说一说。
首先澄清这个人工太阳主要是说明这个设施的原理，并不是一个太阳的替代品，毕竟太阳寿命还很长，而且别说地球，即使可以利用整个太阳系也造不出来第二个太阳。
核聚变和核裂变
核聚变当中的核指的是原子核，原子核是可以拆分组合的，两个质量较小的原子核聚合到一起，形成一个质量较大的原子核叫做核聚变。反之，一个质量较大的原子核被拆开，变成质量较小的原子核叫做核裂变。核聚变与核裂变统称为核反应，他们就是核武器的基本原理。
为什么要掌握可控核聚变
为了解决煤炭石油资源的压力，同时提高能量的转化率，人类对能源的渴望愈发强烈。当科学家发现太阳拥有几乎无穷无尽的能量的时候，他们萌生了一个大胆的想法，在地球上制造出一个微型人造太阳，一劳永逸的解决能源问题。
为什么选择核聚变而不是核裂变
1、原材料
能够发生核裂变链式反应的重元素核燃料就那么几种，这些元素在天然的矿石中含量很少，采集成本还很高，这就直接导致核裂变反应的成本比较高。而核聚是较轻的核聚变为较重的核，主要原材料是氢的同位素氘和氚，其中氘在海水中的存储量很大大约是十万分之一，别看这个数字很小，0.03g氘聚变产生的能量相当于300升汽油，至于地球上的海水有多少我就不提了，总之这些氘聚变产生的能量足够为我们人类提供上亿年的保障，而且氘的提取方法还很便捷，这么好的事那去找？
2、核废料
核裂变之后产生的核废料同样是放射性元素，而且这些核废料的衰减期可以长达几十万年，目前还没发现任何一种人工材料能耗过它们，尽管尝试了很多办法也解决不了根本问题。但核聚变产生的废料半衰期很短，基本上聚变之后产生的废料在短时间内就会衰变成稳定元素，就算是发生了核泄漏最多一公里范围的人进行撤离就行了，只要脱离了聚变环境反应自己就停止了。
核聚变的本质
所谓的核聚变指的就是两个较轻的原子核结合成一个较重原子核的过程，这个过程中质量没有守恒，有一小部分质量消失了，根据爱因斯坦的质能方程，损失的这部分质量就转化成了能量，核聚变释放出来的就是这部分能量。
但是这里有个问题，这两个较轻的原子核并不愿意结合到一起，就拿两个氢原子核来说，他们都是带正电的，根据库仑定律，他俩越靠近它们之间的排斥力就会越大，让它们结合成一个原子核的话，就需要非常严苛的外部条件来克服这个排斥力，所以想要实现核聚变，需要高温高压以及高封装时间，缺一不可。
拿太阳举例，太阳当中的核聚变只发生在它的核心区域，这个核心差不多占太阳半径的五分之一左右（高封装）；由于太阳的总质量实在是太大，强大的引力就对它的核心产生了巨大的压力，使物质紧密地压缩在一起，给氢原子核的核聚变反应提供了有利条件（高压）；另外太阳核心的温度达到了一千五百万摄氏度，在这个温度下，物质的原子核和电子就分开了，形成了等离子体，而且温度越高，粒子的运动就越剧烈，两个氢原子核就越容易撞在一起，发生聚变反应（高温）。
核聚变的燃料
当然这里说的容易撞在一起也只是相对的，实际上呢平均每个氢原子核要等十亿年才能发生聚变反应，所以从这个角度来说，太阳核聚变的效率是很低的，只是因为太阳的体量太大，才能释放出这么多的能量。
还是拿太阳的核聚变来说，两个氢核等了十一年，终于撞在一起了，他俩结合成了一个氘核，也就是说原本的两个质子变成了一个质子和一个中子。有了中子之后氘核在去跟氢核结合的时候虽然还是有排斥力，但是氘核中的中子会辅助把氢核拉过来，这样就大大降低了聚变的难度，氘核跟氢核会聚变成氦三，就是大家都想去月球上抢的那个氦三，氦三接下来还会继续发生聚变最终生成氦四。这就是太阳当中核聚变的整个过程了。
通过分析太阳上面的核聚变，咱们可以得到几个提示，首先在选择聚变燃料方面，要尽量选择质子少，中子多的原子核，这样原子核之间的排斥力才最小，中子辅助作用才最大，所以氢元素的同位素两兄弟，氘和氚就当仁不让了。
氘的来源前面说了可以从海水里面就可以提取出来，氚可以通过用中子轰击锂6获得，难度也并不是很大。所以以现阶段来说的话，氘氚核聚变是主要的研究方向。
不过氘氚核聚变也有问题，因为它们在反应的时候会释放出大量的中子，这就会造成一定程度的放射性污染，虽然这个放射性跟现在核电站所采用的核裂变相比要轻很多了，不过总归有放射性。
所以最理想的就是氦3了。用氦3进行反应的话，就不会释放出中子，它释放出的是质子，质子因为带正电，那就好处理多了，咱们用磁场就可以约束它，甚至咱还可以把产生的质子当作氢燃料来利用，非常的完美。
不过氦三除了要去月球上开采比较费劲之外，还有另外一个缺点，咱们刚才也提到了，说原子核当中的质子越多，在结合的时候啊排斥力就越大，就越难结合，氢是一个质子氦是两个质子，所以用氦三的话就得需要更高的反应温度，这对设备来说要求更高，不过目前可控核聚变还有提升空间，再说了氦3也还没取到，还有时间。
核聚变条件的探索
说到核聚变不得不提两个词，核弹和托卡马克，要想引发核聚变反应的三个必要条件，但高压在地球上太难实现了，所以咱们能做的就是尽可能提高反应温度，太阳内核的温度是一千五百万摄氏度，但是反应的效率也太低，所以这个温度还得再提高，那么需要提高到什么程度呢？
1944年的时候啊，世界上第一个核反应堆的设计者、原子能之父、著名的意大利物理学家费米，没错，就是提出费米悖论那个费米，把核聚变需要的温度给算出来了，这个温度是多少呢？至少五千万摄氏度，在那个年代啊，想要把聚变燃料加热到五千万摄氏度，唯一的办法就是引爆一颗原子弹。
目前来看最领先的技术就是托卡马克，那么托卡马克到底是一个什么样的装置呢？大家可以把托卡马克简单的想象成是一个真空的甜甜圈，里面是被加热到五千万摄氏度以上的等离子体，在这个甜甜圈上面缠绕着很多的线圈，在这些线圈里通入电流的时候，甜甜圈当中就会产生环形的磁场，因为等离子体是带电的，所以在洛伦兹力的作用下，这个环形磁场就会对等离子体产生约束作用，让他们不要接触到内壁，因为真空不导热，所以理论上温度再高也没事。所以目前在可控核聚变领先的设备都是采用这个技术。
为了解决什么问题
我认为终极目标是星际旅行，就拿spaceX来说吧，埃隆马斯克发射一次火箭需要烧四百多万公斤的燃料，就算不考虑燃料够不够，光是这个重量就很影响效率，这还是只能去月球，要想去邻居火星的话，还得再给加一次油才行，按这个条件来说小行星带都出不去。但如果有朝一日可控核聚变技术成熟，那情况就大不一样了。到时候研发出核聚变发动机，直接加入核聚变燃料就能起飞，那时飞出太阳系都有可能。
结语
如果说九章量子计算机和悬铃木各有利弊，但中国环流器二号M装置（HL-2M）应该是现在真正的行业天花板，根据公开的数值来看，甚至可以满足氦3的核聚变，虽然距离商业化还很遥远，但我有理由相信我们可以率先商业化。