谈到核能发电，大家一定先想到发生许多核灾难的核能发电厂。核能发电被视为绿色发电的相反极端，其产生的核废料，是引起许多争议的问题，因为核电厂运行产生的放射性废物。是目前人类无法处理的。这是目前主流的核裂变（或称核分裂）发电 nuclear fission 的缺点。
然而，还有另外一种形式的核能发电，又称为“人工太阳”的核聚变发电 nuclear fusion，不但不会产生高放射性、长衰变期的核废物，而且发电的效能更是像开挂般的提升。
什么是核聚变呢？
核聚变是两个轻原子核结合成一个较重的原子核并释放出巨大能量的过程。
核聚变反应发生在一种被称为等离子体的物质状态中，一种由正离子和自由移动的电子组成的高温带电气体，具有不同于固体、液体或气体的独特性质。
太阳和其他所有的恒星都是由这种反应所驱动的。为了在太阳中实现聚变，原子核需要在大约1000万摄氏度的极高温度下相互碰撞。高温为它们提供了足够的能量，以克服相互之间的电排斥力。一旦原子核进入彼此非常接近的范围，它们之间的核吸引力将超过电排斥力，从而使它们能够实现聚变。要做到这一点，众多原子核必须被约束在一个小空间内，以增加碰撞的机会。在太阳中，其巨大的引力所产生的极端压力为核聚变创造了条件。
为什么科学家们要研究核聚变能源？
自从20世纪30年代我们理解核聚变理论以来，科学家，以及越来越多的工程师，一直在寻求重新创造和利用核聚变的机会。这是因为如果核聚变能够以工业规模在地球上复制，它可以提供几乎无限的清洁、安全和负担得起的能源，以满足世界的需求。
核聚变每公斤燃料可以产生比核裂变（用于核电厂）多四倍的能量，比燃烧石油或煤炭多近四百万倍的能量。
大多数正在开发的聚变反应堆概念，使用氘和氚的混合物——含有额外中子的氢原子。理论上，只要有几克这些反应物，就可以产生一万亿焦耳的能量，这大约是一个发达国家里一个人60年所需的能量。
聚变燃料很丰富，也很容易获得：氘可以从海水中廉价提取，而氚则可以利用聚变产生的中子与丰富的天然锂反应产生。这些燃料供应可持续数百万年之久。未来的聚变反应堆在本质上也是安全的，不会产生高放射性、长衰变期的核废物。此外，由于核聚变过程难以启动和维持，因此不存在失控反应和熔毁的风险；核聚变只能在严格的操作条件下发生，超出这个条件（例如在事故或系统故障的情况下），等离子体将自然终止，很快失去其能量，并在对反应堆造成任何持续损害之前熄灭。
重要的是，核聚变，就像裂变一样，不会向大气层排放二氧化碳或其他温室气体，因此，从本世纪下半叶起，它可能成为低碳电力的长期来源。
比太阳还热
太阳具有巨大引力，自然会诱发核聚变，但如果没有这种引力，就需要比太阳更高的温度才能发生反应。在地球上，我们需要超过1亿摄氏度的温度和强大的压力，以使氘和氚发生聚变，同时还需要充分的约束，使等离子体和核聚变反应维持足够长的时间，使产生的能量大于启动反应所需的能量。
虽然目前在实验中通常已实现非常接近核聚变反应堆所需的条件，但仍需要改进约束性能和等离子体的稳定性，以维持反应并持续产生能量。来自世界各地的科学家和工程师继续开发和测试新材料，设计新技术，以获得净核聚变能。
我们在核聚变技术发展的进度？
目前，有50多个国家在开展核聚变和等离子体物理研究，尽管迄今为止，产生的能量还没有超过启动反应过程所需的能量，但许多实验已成功实现聚变反应。专家们已经提出了可以使核聚变发生的不同设计和基于磁铁的机器，如仿星器和托卡马克，但也有依靠激光、线性装置和先进燃料的方法。
核聚变能源需要多长时间才能成功推广，这将取决于通过全球伙伴关系和合作调动资源，以及该行业能够以多快的速度开发、验证和鉴定新兴核聚变技术。另一个重要问题是，同时开发必要的核基础设施，如与实现这一未来能源有关的要求、标准和良好实践。
经过10年的组件设计、场地准备和全球制造，世界上最大的国际聚变设施——国际热核聚变实验堆（ITER）的组装工作于2020年在法国开始。ITER是一个国际项目，目的是论证核聚变能生产的科学和技术可行性，并为未来的发电示范聚变发电厂提供技术和概念，称为核聚变示范电厂（或称DEMOs）。ITER将在本十年的后半期开始进行首次实验，全功率实验计划于2036年开始。
虽然不同国家的DEMO时间表各不相同，但专家们的共识是，可在2050年前建成并运行生产电力的核聚变电厂。与此同时，许多私营商业企业也在开发核聚变电厂概念方面取得了进展，借鉴了多年来公共资助的研究和开发所产生的技术，并提出更快实现核聚变发电。
参考：
IAEA, “什么是核聚变?” by Matteo Barbarino, 原子能机构核科学和应用部
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