核聚变

张岩峰

核聚变（nuclear fusion）又称热核反应，是由一些轻原子核（如氘、氚）融合生成较重原子核，同时释放出巨大能量（称为“聚变能”）的核反应。轻核需处于上亿度高温的等离子体状态，以获得能量来克服库仑势垒。核聚变是核反应的一种，是轻核的外电子脱离原子核束缚，原子核发生碰撞，进行聚合，产生新原子同时释放能量的过程。轻核一般需要处于上亿摄氏度高温的等离子体状态，以获得能量来高速碰撞。在碰撞过程中，不仅电子释放出来，中子也释放出来，这种局部的反应扩大到一定程度，就会产生巨大的能量。1932年，澳大利亚科学家马克·欧力峰（Mark Oliphant）领导的实验第一次发现核聚变。

核聚变不屬于化学变化，有两种反应类型：一种是热核反应，一种是冷核聚变。热核反应中，参与反应的轻原子核从热运动中获得动能，进行核聚变。这是氢弹的爆炸理论基础，也是如今很有前途的一种新能源。但热核反应瞬间产生的能量太过强大，需要控制后才能加以利用。

冷核聚变是指在相对低温的情况下进行的核聚变反应，目前为止还是一种概念性假设，尚未实现。理论上，冷核聚变比热核反应所需要的温度大大降低，可以使用更简单、更普通的设备产生可控的聚变反应，反应也更加安全。

目前世界上有许多国家在进行热核聚变装置的研究，设计热核聚变试验反应堆，以期令热核聚变成为可利用的新能源。2007年国际热核试验反应堆（ITER）计划在法国启动，由欧盟、印度、日本、中国、俄罗斯、韩国和美国等七个成员实体资助和运行，旨在建立世界上第一个受控的热核聚变试验反应堆。我国的可控热核聚变技术一直处于世界领先地位， 2012年成功自主设计研制出全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST装置），并且完成了放电试验，首次放电获得电流200千安，其余各项试验都达到预期效果，获得多项世界第一。

（原载于学习强国·每日科技名词，2020年7月23日）