不知道你们那里近来有没有“拉闸限电”？
这情况似乎不少地方都有“遭遇”过。很多小伙伴就纳闷了：现在我们已经有火力、水力、风力、太阳能、化学能等等能源了，可是电为什么还是不够用呀？真是让人着急！
这个时候可能大家对“可控核聚变”这个解决人类终极能源的办法，又开始心心念念了。
新闻不是刚刚的报道：中国新一代“人造太阳”中国环流器二号M装置，在成都建成并实现首次放电了吗？这是个好消息哈，听说技术已经反超美国了。我们会不会是最早实现可控核聚变的国家？什么时候可以实现呢？
答案，你看完这篇文章，也许心中就有数了。今天我们就通俗的来聊一聊“什么是可控核聚变？”“中国的可控核聚变是如何走到今天的？”
人类的发展离不开动力，而要有持续的高效率的动力，就得有源源不断的能量供应。从煤炭、到石油再到电能风能太阳能，无不不是为了获取能量提供动力的有效办法。
而到了现在，我们发现有两个方法只用很少的物质就可以产生巨大的能量，这就是核裂变和核聚变。
核裂变是一个较重的原子核裂变成几个较轻的原子核的过程；而核聚变则正好相反，是两个较轻的原子核反应生成一个较重的原子核的过程。它们的反应过程都会产生巨大的能量。
核裂变产生的原子弹，大家都知道它的威力了，而核聚变产生的氢弹，威力更是原子弹威力的千倍万倍。
核裂变除了做原子弹外，我们现在已经在用它的能量来发电了，也就是大家熟悉的核电站。那么核聚变产生的能量更大，如果用来发电不是更好吗？
确实是的，核聚变不仅可以产生巨大的能量，还是一种不容易爆炸、便宜、污染少、资源几乎无限量的能源。核聚变产生的能量有多大呢？我们做个比较，比如你想要一个发电一百万千瓦的发电站，如果烧煤，你每年需要万吨煤；如果是现行的、基于核裂变的核电站，你需要30吨核燃料；而如果是核聚变，你只需要公斤燃料就可。
现在科学家们通常用作为核聚变的原料主要是氢的两个同位素氘和氚，这个核聚变的方法是年，美国物理学家们通过实验发现的。氢是由1个质子和1个电子组成，而氘和氚的性质和氢几乎是一样的，只是氘多了1个中子，而氚多了2个中子。这种质子相同而中子不同的元素，就称为同位素。
在聚变反应堆中，氘和氚的反应会生成一个更重的氦和中子，从中也产生了巨大的能量：氘+氚→氦（3.5MeV）+中子（14.1MeV）
氘元素在海水中都是，可说是唾手可得，还几乎用之不尽。而氚元素自然界中没有，需要用中子去轰击锂就可以得到：中子+锂→氚+氦+4.8Mev
锂元素也是比较容易得到，现在不是也有很多锂电池吗？中子从第一个反应中就可以利用，这样还能减少中子产生的副作用。
这个核聚变反应的过程，看上去似乎极其的简单，可是要让氘和氚产生聚变反应需要一个条件，就是要突破它们原子核之间的势能壁垒，原子核都是带正电的，它们之间有排斥力，要突破这个势能壁垒就得让它们有足够的温度和密度，并且要持续反应还要有足够的时间。
要保持氘和氚稳定的反应，这个温度得大概保持在1-3亿摄氏度之间。
这时问题就来了，达到这么高的温度以现在的技术并不是问题，问题是，用怎么样的装置来控制这么高温高动能的反应堆？以目前人类能达到的最高水平制作的容器，任何材料的装置遇到这些反应堆都立马灰飞烟灭，可控核聚变难就难在“可控”上。
后来科学们想到了两个约束高温反应的方法：一个是惯性约束。惯性约束是用一个小球，里面装着氘和氚的混合气体，然后用激光束或是粒子束去轰击它，让它在高温高压之下产生核聚变反应，这种方法主要是靠高密度挤压，它所需的温度相对低些，这个方法的理论奠基人之一就是我国著名的科学家王淦昌。
另一个是磁力约束，由于高温之下，原子核已经变成离子态，就是原子核和电子分离的状态，而原子核是带电的。如果建一个环形的磁场，在强大的磁力约束下，那么原子核就会绕着磁力线运动，这些粒子就只能绕着磁场转圈圈，它们也就被悬空约束住了。这个方法的理论是苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出的。目前世界上的可控核聚变的研究，主要都是在用磁力约束。
要用磁力约束核聚变反应，也并不容易，毕竟里面的粒子都是高温高速在运动的，可以说是非常的不稳定。直到年，苏联科学家做出了世界上第一台托卡马克装置，即T-1。情况才有所改善。到年，T-3的等离子体成功超过了一千万度后，世界各国才开始跟进，之后托卡马克装置就成为磁力约束可控核聚变的主流技术路径。（托卡马克装置图）
从图中大概可以了解托卡马克装置工作的原理:粉色的就是氘和氚的带电等离子体气体。黑色的曲线就是磁场的总磁力线，其中主磁力线由外面包着的那些蓝色的导体线圈生成，还有侧向的磁力线（绿色）由等离子体的电流自己生成。
氘氚等离子体就这样在托卡马克内部转圈，温度极高而又不必接触到墙壁，这岂不是非常完美的装置吗？当然，这只是一种理想的状态，要让可控核聚变稳定反应，并非那么容易。
我们中国的第一台托卡马克装置建于80年代，于年由西南物理研究院建成完工，当时的设备还是从德国买回来的。可是当时的水平还很落后，等离子体存在时间才4秒，几乎就是一瞬间就结束了。
中国可控核聚变研究，真正的转机直到年，苏联解体后，因为经济困难，把他们闲置已久的T-7装置送给了中国，并派专家一同协助中国科学家重新改造。最终于年T-7重建成功，并改名为HT-7，这个托卡马克装置也就是“合肥超环”。这是中国可控核聚变技术第一次追近世界先进水平，是当时世界上第四个拥有超导托卡马克装置的国家。
经过合“肥超环”技术经验的积累，我们开始动工制造自己的新一代超导托卡马克装置，并于年完工，这个就是东方超环（EAST），东方超环表现非常出色，实现了最长时间的稳态运行，成为了世界上第一个全超导托卡马克装置，也有了一个酷酷的称呼“人造小太阳”。
中国的可控核聚变技术有了很大提高后，各国也纷纷要与中国合作取经。因为目前的所有装置只是做实验，并且存在的难题还很多，于是世界各国之间的科学家，都愿意分享自已的研究成果，希望一起推动可控核聚变电站的早日实现。实验的过程，还得需要很多的人力、物力和财力，所以欧盟、印度、韩国、日本、美国、俄罗斯和中国等还共同出资在法国联合建设一个大型托卡马克实验装置，叫国际热核聚变实验堆（ITER），预算亿欧元，大概是史上最贵实验装置，并且中国的出资比例还很高。
这个世界大合作的可控核聚变实验装置，本来是说好在年就能建成开始做实验了，后来又改成年，现在估计第一次进行放电，大概又要改到年以后了。因为参与的人多，协调起来并不容易，并且似乎美国和欧洲并不急着让可控核聚变电站做成，他们只是希望做做理论方面的研究就OK了，所以互相扯皮，这个项目一拖再拖，但是中国表示等不住了！
本来还指望和世界各国人民一起努力推动科学进步，但是事实证明，进展极其缓慢，于是中国只能做两手准备，一边和世界各国共建ITER，一边着手筹划自已新的实验项目。9年在东方超环的基础上，启动了中国环流器二号项目-HL-2M，年12月4日终于宣布首次放电。
从上世纪60年代起，全球一共出现过多个核聚变实验堆，目前正在运行的还有几十个。咱们国家这次建成的环流二号M和英国的JET的尺寸差不多，按尺寸能排世界第二。
这时大家别以为大功即将造成了，至此还不是正式的发电站要用的核聚变反应堆，这些装置只不过是用来做各种核聚变实验。以后也不会用它们来做发电站的装置。要达到可以发电的核聚变电站，还差十万八千里呢。
目前，世界各国的可控核聚变装置，能做到1亿摄氏度以上稳定秒就很不容易了。而国际上认为，初步的实验成功的标志是维持秒。
11月23日韩国刚宣布他们的超导核聚变研究装置KSTAR的超高温等离子体在1亿摄氏度下保持20秒，这已经是一个新的突破了。要知道，目前，美国、日本和欧洲团队的等离子体在1亿高温下，只能保持最长时间约为7秒，而中国的东方超环（EAST），在年保持10秒，已经是当时的世界纪录。
可控核聚变主要是靠实验积累经验，一点点改进，所以需要调动很多的人力、物力和财力，这对于中国来说似乎就是一种优势。并且，内蒙古白云鄂博的稀土资源，它使得我们的超导工艺和激光技术并不落后——这可是可控核聚变不可或缺的条件。
中国在可控核聚变技术方面，目前已经进入世界前列，至于什么时候才能实现用核聚变发电？是不是我们率先实现这个愿望？希望不再是“再过50年”。
和大有聊科学，小朋友却听懂了就是
酱子聊科学请