地球上造“小太阳”，终极能源可控核聚变实现起来有多难？

现在整个世界的运转需要依赖各种能源，特别是电力和化石能源。一旦能源不足，各种设备都会罢工瘫痪，人类的生活质量将会发生很大的退步。

电能需要依靠其它能源进行转化，不过直到20世纪末，人类主要都是使用火力进行发电。虽然风能、太阳能、地热能、海洋能等可再生能源也可以发电，但它们不稳定，而且还有诸多限制，并不能完全满足人类对能源的需求。

石油、天然气、煤炭等化石能源也有开采完的一天，并且由于大规模使用化石能源，释放了过多的二氧化碳，产生的温室效应使全球变暖，所以现在需要有节制地使用，逐渐向清洁能源转变。因此，人类一直都在为能源问题发愁。

早在上世纪中叶，人类就已经发现原子核中蕴含着巨大的能量，并据此制造出了核弹。核反应主要分为核裂变和核聚变，裂变是重原子核分裂为轻原子核，而聚变是轻原子核合并成重原子核。以核裂变为例，1千克铀235完全裂变后，就相当于2000吨优质煤充分燃烧后所释放出的能量。

现在核裂变也早已经用来发电，可是由于核裂变会产生核废料，容易对环境造成污染，因此核电站并没有被广泛应用。而且常用的核裂变材料“铀”，它在地球上的储量也不多。

理论上，核聚变释放能量的效率比核裂变高许多，质能转化效率可以达到0.7%。太阳就是依靠内部的核聚变反应发光化热的，太阳内部的氢原子核氘和氚在高温高压环境下不断聚变为氦核，同时释放出巨大的能量。

氢聚变反应不会产生带有放射性的核废料，并且相比于铀的贫乏，氢在地球上的储量非常丰富。氚就是我们常说的氢，而氢的同位素氘也比较容易制得。如果人类一旦掌握核聚变技术，那么人类在未来很长的一段时间内将免于能源问题的苦恼，所以可控核聚变也被称为终极能源。

人类早在上世纪50年代就造出了氢弹，氢弹主要就是依靠核聚变释放出的巨大能量进行杀伤。氢弹是一瞬间释放出巨大的能量，但这并不实用，没有办法用来发电。

为什么过了将近70年，人类还未掌握可控核聚变技术？那是因为实现可控核聚变真的很难！

可控核聚变难就难在控制上。要想在地球上造一个小太阳，并且持续不断、稳定地释放能量，所需要的技术要求非常高。

这是因为氢原子核要发生聚变，需要极高的压力和温度。根据科学家的研究，太阳内部的压力是地球大气压的3000亿倍，内部的温度至少为1500万摄氏度。而且研究发现，要想在地球上复制这一过程，所需要的反应条件必须要比这个条件还高。要想长久地保持这种高温高压环境就更困难了。

太阳是一个等离子体火球，要把小太阳放到地球上，必须要有一个控制和盛放的容器。地球上已知熔点最高的物质是五碳化四钽铪（Ta4HfC5），它的熔点为4215 ℃。可是面对上千万度的高温，任何一种有形的容器都承受不了。

为此科学家想出了办法，就是采用磁场或者激光进行约束控制，这样反应物就不会与容器直接接触，而是悬浮在半空中。

目前前途最好的就是磁约束了，激光惯性约束还处于技术验证阶段。现在采用超强磁场约束核聚变物质的装置主要有两类：托卡马克和仿星器。等离子体是带电体，所以磁场可以控制它们，而这些超强的磁场是由超导体中的电流产生和维持的。利用磁场就能控制这些等离子体，给它们进行加压产生高温，从而实现核聚变。

可不管是磁约束还是激光约束，它们控制的不是一整个苹果，而是许许多多的粒子，这就对控制精度要求非常高，一旦出现误差，反应就会终止，设备也可能会因此出现损坏，所以实现起来非常难。

可控核聚变，虽然全世界许多科学家为之奋斗了很多年，但目前仍然停留在实验室阶段，最多只能稳定控制几十上百秒，距离实用阶段恐怕还要再等50年。