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　　五百年前，位于今天墨西哥的阿茲特克文明相信，太陽及其所有的力量都是由人類祭品的血液來維持的。今天，我們知道，太陽連同所有其他恒星都是由一種稱為核聚變的反應(yīng)提供動力。如果核聚變能夠在地球上復(fù)制，那么它可以提供幾乎無限的清潔、安全和廉價的能源，以滿足世界的能源需求。

　　那么，核聚變究竟是如何工作的?簡單地說，核聚變是兩個輕原子核結(jié)合成一個較重的原子核并釋放出巨大能量的過程。核聚變反應(yīng)發(fā)生在一種叫作等離子體的物質(zhì)狀態(tài)中。等離子體是一種由正離子和自由移動的電子組成的高溫帶電氣體，具有不同于固體、液體和氣體的獨(dú)特性質(zhì)。

　　為了在我們的太陽上實(shí)現(xiàn)聚變，原子核需要在超過1000萬攝氏度的極高溫度下相互碰撞，以使它們能夠克服相互間的電排斥力。一旦原子核克服了這種排斥力并進(jìn)入彼此非常接近的范圍，它們之間的核力吸引力將超過電排斥力，從而使它們能夠?qū)崿F(xiàn)聚變。要做到這一點(diǎn)，眾多原子核必須被約束在一個小空間內(nèi)，以增加碰撞的機(jī)會。在太陽中，其巨大的引力所產(chǎn)生的極端壓力為核聚變的發(fā)生創(chuàng)造了條件。

　　核聚變產(chǎn)生的能量非常大——是核裂變反應(yīng)的四倍，而且聚變反應(yīng)可以成為未來聚變動力堆的基礎(chǔ)。各種計(jì)劃要求第一代核聚變反應(yīng)堆使用氘(重氫)和氚(超重氫)的混合物。理論上，只要有幾克這些反應(yīng)物，就有可能產(chǎn)生一太(萬億)焦耳的能量，這大約是發(fā)達(dá)國家的一個人在60年內(nèi)所需要的能量。

　　伸手摘星

　　雖然太陽的巨大引力自然會誘發(fā)核聚變，但如果沒有這種力，就需要更高的溫度才能發(fā)生反應(yīng)。在地球上，我們需要超過1億攝氏度的溫度和強(qiáng)大的壓力，以使氘和氚發(fā)生聚變，還需要充分的約束，使等離子體和聚變反應(yīng)保持足夠長的時間，以獲得凈功率增益，即產(chǎn)生的聚變功率與用于加熱等離子體的功率之比率。

　　雖然現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中通常已實(shí)現(xiàn)非常接近核聚變反應(yīng)堆所需的條件，但仍需要改進(jìn)約束性能和等離子體的穩(wěn)定性。來自世界各地的科學(xué)家和工程師繼續(xù)試驗(yàn)新材料和設(shè)計(jì)新技術(shù)，以獲取聚變能。

　　50多個國家在開展核聚變和等離子體物理研究，盡管沒有證實(shí)聚變凈功率增益，但許多實(shí)驗(yàn)已成功實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)。復(fù)制恒星的過程需要多長時間，將取決于通過全球伙伴關(guān)系和合作來調(diào)動資源。

　　協(xié)作歷史

　　自20世紀(jì)30年代人們認(rèn)識到核聚變以來，科學(xué)家們一直在尋求復(fù)制和利用聚變。最初，這些嘗試是保密的。然而，人們很快就發(fā)現(xiàn)，這種復(fù)雜而昂貴的研究只能通過協(xié)作來實(shí)現(xiàn)。在1958年于瑞士日內(nèi)瓦舉行的第二屆“聯(lián)合國和平利用原子能國際會議”上，科學(xué)家們向世界公布了核聚變研究。

　　國際原子能機(jī)構(gòu)一直是國際核聚變研究的核心。國際原子能機(jī)構(gòu)于1960年創(chuàng)辦了《核聚變》雜志，以交流有關(guān)核聚變進(jìn)展的信息，現(xiàn)在它被認(rèn)為是該領(lǐng)域的主要期刊。第一次“國際原子能機(jī)構(gòu)聚變能國際會議”于1961年舉行，自1974年以來，國際原子能機(jī)構(gòu)每兩年召開一次會議，以促進(jìn)對該領(lǐng)域的發(fā)展和成就的討論。

　　經(jīng)過二十年關(guān)于國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)的設(shè)計(jì)和地點(diǎn)的談判，這個世界上最大的國際核聚變裝置于2007年在法國建成，目的是論證核聚變能生產(chǎn)的科學(xué)和技術(shù)可行性。ITER協(xié)定已存放于國際原子能機(jī)構(gòu)總干事處。在ITER建成之后，核聚變示范電廠(或DEMO)正在計(jì)劃演示受控核聚變可以產(chǎn)生凈電力。國際原子能機(jī)構(gòu)主辦了多次DEMO講習(xí)班，以促進(jìn)在確定和協(xié)調(diào)DEMO常規(guī)計(jì)劃活動方面的全球協(xié)作。

　　預(yù)計(jì)核聚變能夠滿足人類數(shù)百萬年的能源需求。聚變?nèi)剂县S富且容易獲得：氘可以從海水中廉價提取，而氚可以利用豐富的天然鋰生產(chǎn)。未來的聚變反應(yīng)堆不會產(chǎn)生高放射性、長壽命的核廢物，而且聚變反應(yīng)堆幾乎不可能發(fā)生熔毀。

　　重要的是，核聚變不會向大氣中排放二氧化碳或其他溫室氣體，因此，與核裂變一起，可以作為一種低碳能源在未來發(fā)揮緩解氣候變化的作用。

　　(王玉薈譯)