在21世紀，人類之間最多的競爭就是有關於能源的競爭。大多數自然資源的不可再生性告訴我們，在人類將一切消耗殆盡之後，就是人類文明「停擺」的時間。因為沒有能源，我們根本無法發展科技，更別說實現星際移民的夢想了。
在能源枯竭的現實問題擺在眼前之後，各國的科學家都在積極地尋找一種新能源，意圖替代這些老能源。核聚變就在這時橫空出世，作為核能的一份子它能夠輕鬆地變廢為寶，此外它還有超強的效益。
核聚變有多誘人呢？科學家曾表示0.6噸核聚變燃料，相當於200萬噸優質煤，那麼核聚變還有其它什麼優勢？不如讓我們一起來看看。
誘人的核聚變
核聚變是核能利用的一種方式，也可以稱為核融合。其中的核主要是指質量小的原子，如氘、氦-3等。使用高溫或者高壓的方式，讓核外電子掙脫原子核的束縛，隨後再讓兩個原子核相互吸引聚合，形成更大的核心，質量的損失伴隨着巨大能量的釋放。像我們熟悉的氫彈爆炸，就是核聚變的結果。
大家熟悉的太陽內部就一直在做着核聚變反應，這種反應使得它可以釋放出大量的能量，比如1千克氘全部聚變釋放的能量相當於11000噸標準煤燃燒釋放的能量。
原子核的聚合聽起來非常容易，但是操作起來其實十分困難，為什麼這麼說呢？因為原子核本身都帶有正電，所以它們二者之間有着同性相斥的原理，不過值得一提的是，原子核的質量越輕其靜電斥力就越小。
常見的核聚變反應有：D+T→4He+n+17.6MeV，D+D→3He+n+3.0MeV,D+D→T+p+4.0 MeV。
核聚變過程
那麼核聚變到底有什麼優勢呢？首先從它的原料來看，核聚變使用的原子核越輕越好，因此它的最佳燃料就是氘與氚。海水當中恰好就蘊含著大量這種元素，根據統計來看， 每升海水當中有0.03g氘。而地球上70％的地方都是海洋，因此粗略估計海水當中氘這種元素的數量至少有45萬億噸。
核聚變的產能極其高效。按照一個100萬千瓦時的電站一年燃燒的燃料來看，假如它是燃油發電廠的話一年要耗費130萬噸燃油，如果是以煤炭為燃料的傳統燃煤電廠每年則需要燃燒200萬噸優質煤。但是假設這一電站使用的是核聚變的方式，每年就只需要消耗0.6噸氘就足夠了。
僅需0.6噸氘進行核聚變，就可以輕鬆等同200萬噸優質煤，這個產能高出了多少倍不言而喻。
最後，核聚變還具備清潔無污染、安全可靠的特性。可能會有人感到疑惑核輻射不是一種十分嚴重的污染嗎？這是因為核污染這一詞給我們留下了深刻的印象，不論是切爾諾貝利核電站爆炸還是日本福島核電站泄漏，似乎都向我們證明核能的不安全性。
切爾諾貝利
但是核聚變不同，它在進行反應之後產生的廢料是一種惰性氣體，這種氣體叫做「氦」，它不會產生放射性物質，因此不可能污染環境。此外核聚變反應是一環套一環的，只要去掉這個連環當中的任何一環就可以徹底中止核聚變。因此它比核裂變更加穩定安全，受外界影響較小。
綜上所述，可以看出核聚變的優勢十分明顯，並且任何一個優點都特別符合當下時代發展的需求。那麼既然核聚變是這樣優質的能源，為什麼到現在還未廣泛使用在我們的生活當中呢？
可控核聚變的艱難探索道路
核聚變雖然有着諸多的好處，但是想要實現卻很困難。前文中在為大家介紹核聚變原理時就有提到「同性相斥」這一點，誠然，在實驗當中想把兩個本就「老死不相往來」的原子核聚合在一起受到的限制實在是太多了。我們所說的氫彈爆炸雖然是通過核聚變的方式，但它屬於不受控的核聚變。
而想要使用核聚變的方式製造出大量效能好又廉價的燃料，就一定要先讓核聚變變成「可控」的，這就是現在全世界各國都在研究的可控核聚變。
可控核聚變
可控核聚變的試驗和研究早從上世紀的50年代就開始了，當時中國、美國、歐盟、俄羅斯等七個國家共同參與了耗資100億歐元的ITER計劃。可是過去了這麼久，人類得到的有關可控核聚變的實質性成果依舊屈指可數。
現代人類可以實現的可控核聚變依然停留在第一代，也就是基於於氘-氚聚變。可是氚是靠中子與鋰-6( 6Li)反應生產出來的, 即n +6Li→T+4He , 這就涉及了鋰資源的問題。
所以目前可控核聚變仍舊處在一個研究的階段，想要讓它變成人類日常使用的能源還需要走很長的路。畢竟它的主要原料氘雖然很多，但是其它輔助合成的原料卻非常稀少，這就在無形之中提高了核聚變的成本。再說，現在人類並未掌握安全實現持續可控核聚變的方法。
總之，不論是從技術還是從原料的需求來看，可控核聚變都還要經歷一個漫長而又艱難的階段。科學家們表示，從現代科技探索的發展程度來看，很難說要經過多少年才能真正撥開迷霧見彩虹。接下來，我們可能要在這方面投入更多的財力和精力，畢竟足夠的量變才能促使質變的產生，相信在不斷地積累之下，可控核聚變研究遲早有一天能符合我們的預期和需求。
核能發電
核能發電從很早就被發現並實施，但是主要使用的都是「核裂變」發電。可是核裂變發電能量好像並沒有多高，目前主流的發電方式仍舊是煤炭發電，那麼核裂變發電與核聚變相比哪一個更好呢？
首先來看看核裂變的使用歷史。早在19世紀湯姆發現電子以後，有關於核能的使用問題就被各國密切關注。愛因斯坦提出智能換算公式之後更是讓大家意識到小小的原子核當中到底蘊含著多大的能量。直到1938年時奧托哈恩發現了核裂變現象，人類才真正開始使用核能。
核裂變
直到2005年1月，全世界30個國家的共439座核電機組在運行，總裝機容量36000萬千瓦，總發電量25000億度。其中，中國大陸9台機組，裝機容量660萬千瓦，發電量420億度。
核裂變發電站的優點是體積小能量大，與傳統化石燃料相比效益更大。並且它的污染與火力發電相比也小得多，起碼不會釋放二氧化碳等溫室氣體。但是缺點也很明顯，比如發電時使用的放射性核廢料要怎樣妥善處理的問題。因為核廢料的輻射性還是很強的，假如隨意丟棄處理就會影響到人們的生命安全，這也是日本排放核廢水引起眾怒的原因。
福島第一核電站
核聚變與之相比就要安全得多，大家通過前文就已經知道了核聚變並不會產生放射性物質，只會產生氦這種惰性氣體，對於環境和人類並沒有什麼危害。所以假如未來人們可以利用核聚變來發電，就不用像現在這樣擔心核廢料如何處理了。此外，核聚變的產能性比核裂變還要高，到時候「電」會成為生活當中最廉價的能源。
總的來說，核能發電可以有效減少煤炭的使用。從統計數據來看，2011年時我國的煤炭產量已經超過了35億噸，其中用來發電供熱的就有18億噸左右。假以時日，如果我們能夠廣泛推廣核能發電，那麼不僅可以提高產能還能降低污染和成本。
機械化採煤
核聚變與星際旅行
隨着宇宙探索的不斷深入，人類對於太陽系以外的世界充滿了無限的遐想。可是殘酷的現實卻告訴我們，人類有限的壽命和長遠的距離相比實在是太短暫了，想要飛出太陽系不知道要在飛船上耗死幾代人。
飛船的速度和飛行距離都取決於它所使用的燃料，換言之只要使用的燃料足夠優秀，那麼飛出太陽系就變得很容易。比如電影阿凡達當中使用的瓦爾基里穿梭機，小說《三體》當中描述的未來人類戰艦。這些高科技飛船的燃料都得益於核聚變反應，由此可見，核聚變與我們實現星際旅行的夢想是密切相關的。
《阿凡達》中的穿梭機
這得從能源的動能轉化效率來看，傳統化學燃料的動能轉化率小於35％，使用電能的離子推進器轉化率則能達到90％以上。可見，這些能源的能源轉化率各有不同，效率越高則意味着效益越高。核聚變則能直接將1％左右的質量轉化為能量，丟失的質量也不到1％。
因此理想狀態下的核聚變推進器可以使飛船達到30000公里/秒，雖然和光速相比還差一大截兒，但是對比現在的飛船運行速度還是優秀多了。在這種速度的加持之下，人類不論是開展星際移民還是星際旅行，都變得容易多了。
幾種核聚變推進器的設計
中國的人造太陽
可控核聚變作為一種「未來能源」受到世界各國的重視，我國當然也不例外。如果大家聽過《種太陽》這首兒歌再去查閱中國現在的可控核聚變發展現狀，就會發現我們竟然不聲不響的真的種出了「太陽」。
這個人造的中國太陽正是我國的「中國環流器二號M」，它是我國研製的新一代可控核聚變研究實驗裝置。這一裝置是我國規模最大、參數最高的磁約束可控核聚變實驗裝置，離子溫度可以達到1億攝氏度以上。
中國環流器二號M
不僅如此，2019年9月30日時，ITER主機安裝一號合同正式在北京達成，中國企業在這之中擔任着重要的角色。從中國目前的可控核聚變研究成果來看，未來我國在這個領域會擁有更大的話語權。
中核集團董事長余劍鋒豪情滿懷地總結：通過國際競標拿到了ITER項目最核心部分的安裝工程，證明我們的團隊在世界上是領先的。
核聚變的未來展望
核聚變一經出現就成為了當下熱議的話題，毫不誇張地說，如果未來的20年之內，可控核聚變能夠實現，那麼將會給人類社會帶來像過去「工業革命」式的跨越。等到那時，電能將無處不在，汽車、飛機等也不用再燃燒化石燃料，地球也會因為人類減少污染而得到生態恢復。
期待着ITER在各國科學家的共同研究和努力之下，取得更大的進展，得出更多的成果。希望有一天宇宙之間漫長的距離不再是阻礙我們探索的困難，待到那時，不論是比鄰星還是仙女座星系都變為了人類可以輕鬆抵達的彼端。
