未来，人造太阳并不是梦想

目前，主宰世界的石油、天然气等化石燃料，其不可再生性以及环境污染性，让越来越多的人把目光投向清洁能源如光能、潮汐能、风能的研究以及开发、利用上，而科学家们还远不满足于此。人类明白，一切上述地球能源，归根结底全部来自于距离地球最近的恒星——太阳。自此，科学家们很早就曾大胆的计划，地球上是否可以人为制造类似小型太阳的产能装置，即“人造太阳”计划。

太阳的能量来源

天体物理学家们研究发现，太阳的核心部分，温度高达1500万摄氏度，压力高达2500亿个大气压。如此高温高压下，这一部分区域在不间断的发生着核聚变反应。根据科学家们的探测数据粗略推测，太阳中心每秒钟核聚变释放的能量相当于92千万亿吨TNT当量，也即相当于每秒钟太阳中心，爆炸约4万亿颗曾爆炸于广岛的“小男孩”原子弹。

实际上，我们所熟知的核武器中的氢弹，利用的正是类似于太阳中心的核聚变反应。只不过这一反应是先通过类似原子弹的裂变反应，提供高温高压极端条件，然后觸发了聚变反应。

核能的和平利用

依据原子弹核裂变的原理产生能量的核电站，在世界范围内发展迅速。特别是欧洲、日本等土地面积和自然资源匮乏，科技实力却处于领先地位的国家，几乎把核电站作为本国主要的能源获取方式。现有的核电厂，全部利用核裂变能，这种裂变反应的产物具有强放射性，难以处理，并且衰变时间长。一旦泄露，其核污染范围不可想象。

而氢弹中利用的核聚变反应同为太阳中心的能量产生机制，产物都为日常生活中常见的元素，不会产生放射性物质，不存在任何污染，且聚变反应能量产出远远大于裂变反应。此外，不同于裂变反应原料铀，聚变反应原料为氢的同位素，获取它十分容易，并且在大海中的存量十分丰富。可以说，聚变反应能必将成为人类在未来的主要能量来源。

可是，为什么现在一直没有一家核电站是利用聚变能产生能量的呢？这就在于，触发聚变反应所需要的条件极为苛刻。想要在地球上人为制造类似太阳中心所能达到的超高温高压，不是一件十分容易的事。而氢弹中，利用裂变触发聚变的方式又太过武断、简单，只能瞬间释放能量，无法人为可控的长时间持续提供能量。总不能建造个电场，天天在里面炸氢弹吧？

ITER计划

国际热核聚变实验堆计划（ITER：International Thermonuclear Experimental Reactor），也被称作“人造太阳”计划，于1985年被国际科学组织倡议，并于1988年开始实验堆的研究设计工作。2005年，欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国，这7个主要参与方正式签署了联合实施协定，启动实施ITER计划。目前为止，ITER计划是世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划。

前文提到过，达到核聚变所需的条件极为苛刻，也即是需要接近太阳核心处的高温高压。考虑到安全因素，一切科学实验都应该尽量避免高压，因此只能提高温度。在上亿摄氏度的温度下，一切已知物体都会气化，甚至接近等离子体态，没有一种容器能放得了这么高温的东西。那么就自然而然地想到，利用某种装置使加热物质悬浮于空中，不与其它任何物体接触，并可以持续加热到极高温度。

在该计划中，主要是利用了可以产生超强磁场的托卡马克实验装置。用磁场将带有电荷的等离子体约束于装置的腔体中，被磁场约束的高温等离子体在腔体中悬浮着做回旋运动，并不会碰到腔壁。经过逐步加热至亿摄氏度以上的超高温度，从而触发持续的聚变反应。

EAST是由中国科学家独立设计建造的世界首个全超导核聚变实验装置，于2007年通过国家验收。它在近年来取得了一系列处于国际领先地位的实验成果，其科学目标是为ITER计划和中国未来独立设计建设运行核聚变堆奠定坚实的科学和技术基础。2012年，EAST物理实验曾创造32秒高约束模世界纪录。

而就在不久前，位于合肥的中科院等离子体物理研究院的超导托卡马克实验装置EAST报告等离子约束时间取得了重大进步：在第11轮物理实验中再获重大突破，获得超过60秒的稳态高约束模等离子体放电，不仅在等离子体参数、约束性能和维持时间长度上全面、大幅度超过2012年的结果，而且实现了完全的非感应电流驱动（即稳态）。EAST因此成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。

因此可以乐观的预测，未来，当有一天地球上的化石资源被人类消耗殆尽的时候，不会是人类文明的终点。新的聚变能必将开启人类文明新的历史篇章。

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