然后接下来有请我们的豆包为大家科普，可控核聚变与核聚变。

人造太阳照进现实：核聚变的现在与未来

能源是科技发展的“燃料”，从蒸汽机依赖的煤炭到数字时代的电力，每一次能源变革都直接推动文明升级。如今人工智能、深空探索等前沿领域对能量的渴求日益迫切，传统化石能源的局限与污染愈发凸显，而核聚变，尤其是可控核聚变，正被视作破解困局的“终极答案”。

一、什么是核聚变？核心原理是什么？

核聚变是轻原子核在极端条件下聚合为较重原子核，并释放巨大能量的过程，其能量来源与发生条件藏着两个核心科学原理。

（一）聚变的能量来源：质量亏损与质能方程

原子核由质子和中子构成，但原子核的总质量总是小于所有核子的质量之和，这种差值被称为“质量亏损”。根据爱因斯坦的质能方程 E=mc²（E为能量，m为质量，c为光速），亏损的质量会转化为能量释放出来[__LINK_ICON]。

科学家用“比结合能”（每个核子的平均结合能）衡量原子核的稳定性：比结合能越高，原子核越稳定。氢的同位素氘、氚等轻核比结合能很低，而氦等中等质量核的比结合能高得多。当氘核与氚核聚合成氦核时，核子从低稳定态跃迁至高稳定态，多余能量会以高能粒子动能的形式释放——这就是聚变能的本质[__LINK_ICON]。

以最易实现的氘氚（D-T）聚变为例，反应式为 D+T→⁴He+n+17.59MeV，仅0.4%的质量转化就释放出17.59兆电子伏能量，1克氘氚燃料的聚变能量相当于燃烧8吨石油，是化学反应的百万倍以上[__LINK_ICON]。

（二）聚变的发生条件：突破库仑斥力与等离子体态

原子核带正电，会相互排斥（库仑斥力），而能让核子结合的核力是短程力，仅在10⁻¹⁵米（飞米）量级起效。要突破库仑斥力“壁垒”，必须让轻核获得极高动能——这需要1亿摄氏度以上的高温（是太阳核心温度的6至7倍）和极高压力[__LINK_ICON]。

在这样的极端条件下，原子会完全电离，原子核与电子分离，形成由带电粒子组成的“等离子体”——这是物质的第四态，也是聚变反应的“舞台”。太阳依靠自身引力形成高温高压环境约束等离子体，而地球实验室必须通过人工技术实现约束[__LINK_ICON]。

二、人类核聚变研究已达什么程度？

人类对核聚变的探索早已突破理论阶段，目前主要实现了两种非可控形式：

氢弹爆炸：通过核裂变引爆核聚变，瞬间释放巨大能量，但反应无法控制，仅能作为武器使用[__LINK_ICON]。

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实验室瞬时聚变：如美国国家点火装置（NIF）采用激光轰击燃料靶丸，2022年首次实现激光能量净增益（输入2.05兆焦耳，输出3.15兆焦耳），2024年能量增益达2.5倍，但聚变持续时间仅纳秒级，无法稳定供能。

这些突破验证了核聚变的可行性，却未能解决“持续利用”的核心问题——就像能点燃火柴，却还没学会用它烧水做饭。

三、什么是可控核聚变？

可控核聚变通俗讲就是“驯服太阳之火”：在实验室或反应堆中创造聚变条件，同时通过技术手段让反应持续、稳定进行，并安全收集释放的能量。它与普通核聚变的核心区别在于“可控性”，而可控的关键是解决两大难题，这也对应着两种主流技术路线的原理：

（一）磁约束原理：用磁场造“无形牢笼”

利用等离子体由带电粒子组成的特性，通过超强磁场构建“磁笼”，将1亿摄氏度的等离子体悬浮在真空室中，避免其接触实体容器壁。主流装置“托卡马克”通过环形磁场与等离子体电流产生的极向磁场，形成螺旋形磁力线，让粒子像在“甜甜圈”内盘旋，实现约束[__LINK_ICON]。

加热方面则采用“三重手段”：电流本身的欧姆加热、高能粒子束撞击的中性束加热、以及类似“超级微波炉”的射频共振加热，逐步将等离子体升温至聚变温度[__LINK_ICON]。

（二）惯性约束原理：用激光造“瞬时高压”

将氘氚燃料制成直径仅几毫米的靶丸，用多路高能激光同时轰击靶丸表面。激光能量瞬间转化为冲击波，将靶丸压缩至原体积的千分之一，形成高温高密等离子体——由于惯性，粒子来不及扩散就发生聚变，但反应持续时间极短，需频繁补充靶丸。

无论哪种路线，可控核聚变都具备天然安全性：一旦装置异常导致温度、压力下降，反应会立即中止，不存在核裂变堆的熔毁风险，产物放射性废料半衰期仅几十年[__LINK_ICON]。

四、可控核聚变现在到了什么程度？

全球可控核聚变已从基础研究迈入工程验证阶段，中国和美国、欧洲的进展最为突出：

中国的突破：2025年1月，“东方超环”（EAST）实现1亿摄氏度等离子体稳态运行1066秒，刷新世界纪录；3月，“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”运行。正在建设的合肥BEST装置计划2027年底建成，将首次演示用聚变能点亮灯泡[__LINK_ICON]。

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国际进展：欧洲ITER（国际热核聚变实验堆）已完成“电磁心脏”——超导磁体系统的建造，其中心螺线管磁场强度达13特斯拉（地球磁场的28万倍），计划2036年实现500兆瓦聚变功率输出（输入仅50兆瓦）[__LINK_ICON]；美国SPARC项目聚焦紧凑型磁约束装置，力求更快实现商业化。

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技术路线多元化：除主流氘氚路线，中国新奥能源等团队探索的氢硼聚变，虽需10亿度高温，但产物仅为氦，发电效率可达90%以上，不过目前仍处基础研究阶段。

不过要明确的是，目前所有装置仍处于“实验验证”阶段，尚未进入商用化筹备，乐观估计2040—2050年才可能建成首座商用电站。

五、核聚变与可控核聚变对人类的意义

核聚变的潜在价值

作为终极能源方案，核聚变从根本上解决了能源供给的“量”与“质”的问题：燃料氘遍布海水，1升海水含有的氘聚变能量相当于300升汽油，全球海水储量能支撑人类使用百亿年；且反应不产生二氧化碳，产物放射性废料极少，对环境几乎无害[__LINK_ICON]。

可控核聚变的革命性作用

破解能源危机：彻底摆脱对化石燃料的依赖，支撑人工智能、量子计算等耗电大户的发展，甚至为电解水制氢、合成燃料等提供廉价电力。

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推动技术集群突破：为实现可控聚变，超导材料、极端环境控制、人工智能调度等领域被迫加速创新，中国已能自主研发比头发丝还细的超导线和300吨重的真空室等核心部件[__LINK_ICON]。

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重塑人类发展格局：清洁廉价的能源能淡化海水解决水资源短缺，支撑深空探测基地建设，甚至改变全球能源地缘政治格局。

从太阳的自然聚变到实验室里的“人造太阳”，人类用百年时间逼近能源终极梦想。虽然可控核聚变的商业化仍需等待，但每一次参数突破都在缩短与未来的距离——当这簇“人造火焰”真正稳定燃烧时，人类文明将迎来一次质的飞跃。