前沿拓展：

核裂變，又稱核分裂，是指由重的原子核（主要是指鈾核或钚核）分裂成兩個或多個質(zhì)量較小的原子的一種核反應(yīng)形式。此時這種特別大的原子在一分為二時損失質(zhì)量，釋放能量；而核聚變，核是指由質(zhì)量小的原子，主要是指氘，在一定條件下（如超高溫和高壓），只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核（如氦）大原子時損失質(zhì)量，釋放能量，后者釋放的能量要比前者多很多，而且沒有核污染。

核聚變

最早提出來核聚變的是美籍蘇聯(lián)物理學(xué)家喬治·伽莫夫，他當(dāng)時提出當(dāng)兩個核子足夠接近時，原子核的強(qiáng)作用力可以克服靜電力結(jié)合到一起。隨后英國和德國物理學(xué)家根據(jù)伽莫夫的這個理論，預(yù)見了當(dāng)兩個輕原子核在中高速度下碰撞時，可能會形成一個更重的原子核并且釋放出大量的能量。

1927年英國科學(xué)家馬克·奧利芬特在劍橋大學(xué)的卡文迪許實驗室，進(jìn)行粒子加速方面的研究。他利用粒子加速器（particleaccelerator）轟擊氘核（D，重氫）產(chǎn)生氚（T，超重氫），成為世界上第一次核聚變實驗。直到二戰(zhàn)前夕在德國實驗室里，人們才發(fā)現(xiàn)核裂變，也就是說從實驗角度，核裂變和核聚變幾乎同時被發(fā)現(xiàn)的。

伽莫夫和美籍匈牙利科學(xué)家愛德華·泰勒推導(dǎo)出進(jìn)行核聚變反應(yīng)所必需的條件，需要極高的溫度達(dá)到1500萬攝氏度，這在當(dāng)時根本無法達(dá)到，因此核聚變一直擱置著，大家干瞪眼。

這個溫度只有原子彈爆炸的時候才能達(dá)到，這就能理解我們國家在核武器試爆之后3年，氫彈便試爆成功。而且氫彈的爆炸能量是原子彈的幾千倍，因此核聚變要比核裂變有太多優(yōu)勢。

核聚變還有更大的優(yōu)勢，那就是原料。核聚變所需的材料氘和氚在海水中大量存在，每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于300升汽油，因此原料可以說取之不竭，用之不竭。而原子彈所需核裂變的放射性元素鈾與钚卻少的可憐，我們看到朝鮮發(fā)展核武器也受限于此。

既然核聚變有這么多優(yōu)勢，為什么我們沒有大量應(yīng)用核聚變呢？

最主要的原因是氫彈爆炸的核聚變不可控，也就是說從美國第一個氫彈爆炸到現(xiàn)在60多年里，核聚變沒有實質(zhì)性的進(jìn)展。其中最主要的原因是，核聚變溫度太高，沒有容器能夠容納這種量子領(lǐng)域的物質(zhì)。

英國諾貝爾物理學(xué)家湯姆遜和原蘇聯(lián)物理學(xué)家塔姆與薩哈羅夫就提出利用環(huán)形等離子電流，形成一個環(huán)形磁場，這樣就可以將等離子物質(zhì)控制在特定空間。于是科學(xué)家發(fā)明了一種稱為托卡馬克的可控核聚變裝置。

托卡馬克裝置

托卡馬克裝置，就好像是一個面包圈一樣的籠子，里面加上強(qiáng)磁場，用磁場去約束它們。高溫之下的氘和氚都變成了帶電的“離子” —— 而離子，又會沿著磁力線運(yùn)動。這樣我們只要把磁力線變成一個圈，氘和氚就會在裝置內(nèi)部的空中繞圈，就等于約束住了。

但是問題又來了，為了維持托卡馬克裝置，需要的能量遠(yuǎn)超核聚變產(chǎn)生的能量，可以說是一項虧本生意，因此目前核聚變控制方面還是無解的。

不過也有好消息，但必須做很多實驗才行。目前尚在運(yùn)行的實驗裝置都比較小，需要做個大的。有個各國合作的大裝置，叫 ITER，總投入比大型強(qiáng)子對撞擊還大，但是造了好多年還沒造成。中國政府正打算造自己的大裝置，用中國速度推進(jìn)。

所以說白了就會只要肯花錢，就一定能做出來。問題就在于現(xiàn)在的能源需求是否迫切到了愿意花這么多錢搞核聚變的程度。

目前石油已知的儲量是1萬億桶，這些儲量按照每年遞增的消耗幅度，可以使用38年，在這38年里，我們還會發(fā)現(xiàn)新的儲量，如果我們探明新儲量的技術(shù)還是2003年的技術(shù)的話，那石油資源還會再發(fā)現(xiàn)1萬億桶，這樣又多了38年。但是不管多少年，最多石油用完不會超過100年。

目前在太陽系內(nèi)，人類能夠利用上的最充足、密度最高的能源應(yīng)該就是核聚變、以及太陽的能量（處在核聚變中的能量體）了，也許在不久的未來，我們的“緊迫感”讓我們用上核聚變。

拓展知識：