核聚變

張巖峰

核聚變（nuclear fusion）又稱熱核反應(yīng)，是由一些輕原子核（如氘、氚）融合生成較重原子核，同時釋放出巨大能量（稱為“聚變能”）的核反應(yīng)。輕核需處于上億度高溫的等離子體狀態(tài)，以獲得能量來克服庫侖勢壘。核聚變是核反應(yīng)的一種，是輕核的外電子脫離原子核束縛，原子核發(fā)生碰撞，進(jìn)行聚合，產(chǎn)生新原子同時釋放能量的過程。輕核一般需要處于上億攝氏度高溫的等離子體狀態(tài)，以獲得能量來高速碰撞。在碰撞過程中，不僅電子釋放出來，中子也釋放出來，這種局部的反應(yīng)擴(kuò)大到一定程度，就會產(chǎn)生巨大的能量。1932年，澳大利亞科學(xué)家馬克·歐力峰（Mark Oliphant）領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)第一次發(fā)現(xiàn)核聚變。

核聚變不屬于化學(xué)變化，有兩種反應(yīng)類型：一種是熱核反應(yīng)，一種是冷核聚變。熱核反應(yīng)中，參與反應(yīng)的輕原子核從熱運(yùn)動中獲得動能，進(jìn)行核聚變。這是氫彈的爆炸理論基礎(chǔ)，也是如今很有前途的一種新能源。但熱核反應(yīng)瞬間產(chǎn)生的能量太過強(qiáng)大，需要控制后才能加以利用。

冷核聚變是指在相對低溫的情況下進(jìn)行的核聚變反應(yīng)，目前為止還是一種概念性假設(shè)，尚未實(shí)現(xiàn)。理論上，冷核聚變比熱核反應(yīng)所需要的溫度大大降低，可以使用更簡單、更普通的設(shè)備產(chǎn)生可控的聚變反應(yīng)，反應(yīng)也更加安全。

目前世界上有許多國家在進(jìn)行熱核聚變裝置的研究，設(shè)計熱核聚變試驗(yàn)反應(yīng)堆，以期令熱核聚變成為可利用的新能源。2007年國際熱核試驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）計劃在法國啟動，由歐盟、印度、日本、中國、俄羅斯、韓國和美國等七個成員實(shí)體資助和運(yùn)行，旨在建立世界上第一個受控的熱核聚變試驗(yàn)反應(yīng)堆。我國的可控?zé)岷司圩兗夹g(shù)一直處于世界領(lǐng)先地位， 2012年成功自主設(shè)計研制出全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST裝置），并且完成了放電試驗(yàn)，首次放電獲得電流200千安，其余各項試驗(yàn)都達(dá)到預(yù)期效果，獲得多項世界第一。

（原載于學(xué)習(xí)強(qiáng)國·每日科技名詞，2020年7月23日）