没有放射性废料的核能（核聚变）一直是技术上圣杯，它可以彻底改变人类的生活，改变气候变化的趋势。这种划时代的技术在工程学上是一场噩梦。事实证明，几乎不可能制造出本质上是微型太阳的东西，更不用说从中获得任何能量了。但最近的一项技术发展可能会改变这一点，让我们离可使用的核聚变反应堆更近了一步，并由此开启一个清洁、无限能源的新时代。
核聚变是如何发生的？为什么它会如此具有革命性？
有两种类型的核反应，裂变和聚变。裂变是原子分裂的连锁反应，是我们目前的核反应堆的动力。虽然它非常清洁和安全（事实上，核裂变发电仍然是我们目前拥有的最干净和最安全的能源形式），但它会产生一些难以处理的有害的放射性副产品，而且裂变材料的供应是有限的。
核聚变迫使两个原子结合成一个原子。在太阳的核心，温度和压力高到足以迫使氢原子聚集在一起，聚变成氦，在这个过程中，释放出大量的能量！
核聚变是目前能量密度最大的能源。相比之下，一千克煤含有大约230MJ的能量（以燃烧的形式），一千克铀-235含有大约86,400,000MJ的能量（以裂变的形式），但一千克氢含有84,5,000,000NJ耳（以聚变的形式）。这意味着一公斤氢聚变可以为一个普通家庭提供2000万多年的电力。
核聚变也将是迄今为止最环保的能源。它使用少量的燃料来产生巨大的能量，唯一的废物是氦，没有碳排放，没有大量的土地使用（像太阳能和风能），并且核聚变材料相当丰富。核聚变真的可以为人类带来一个清洁能源的新时代。
但核聚变反应需要极高的温度和压力。在太阳的核心，引力使聚变能够自发地发生。但在地球上，需要消耗大量的能量来创造同样的条件。
几十年来，我们已经可以创造出聚变反应条件。两个例子是托马克装置和美国国家点火装置（NIF）。托卡马克使用强大的磁铁在一个环形反应堆中挤压和加热氢。NIF使用强大的激光来“点燃”微小的氢颗粒。但它们都有一个关键问题，即聚变过程中消耗的能量比从聚变过程中提取的能量还要多。
这是开启这一革命性能量来源的关键，创造出一台足够高效的机器，以获得能源净收益。
目前，NIF的反应堆保持着最高效率的记录。2021年8月，NIF成功地从一个聚变反应中提取了70%的能量，比2018年的记录高出8倍！
有了NIF的反应堆，我们可以在三个方面提升效率：激光，颗粒设计和能量提取。
最近，科学家们在颗粒设计和能量提取方面取得了长足的进步。计算机模拟和新材料已经让颗粒设计，压缩和加热其中的氢比以前更均匀，导致了高效和完整的聚变。核聚变释放出的大部分能量是以快速移动的中子的形式产生的，科学家们已经开发出了可以捕获这些粒子的材料，然后可以用来驱动蒸汽涡轮机。我们已经在化石燃料电厂和裂变电厂中使用了超高效率的蒸汽涡轮机，这项技术非常成熟，几乎没有改进的空间。
正是这些进步使得NIF在几个月前的效率达到了令人难以置信的70%。然而，在激光方面，已经很长时间没有突破了。这意味着提高聚变反应堆效率的最重要的机会之一就是激光。最近的一个项目可以提高NIF的激光效率，从而实现净能量增益。
NIF使用高功率红外激光器和一系列复杂的光学元件，将光束转换成频率更高的紫外线，从而迫使氢聚变。
NIF目前的激光系统将红外激光器转变为强大的紫外激光器
最近对氟化氩激光器（AfL）的研究表明，它们可能比目前的红外激光器更有效，因为氟化氩激光器发射深紫外线，所以不需要任何光学设备。
相关科学家声称，他们将专门为NIF的反应堆设计AfL，有望将效率提高100倍。如果他们实现了这一目标，那么下一代反应堆将在能源方面实现净收益。
这足够得到一个可用的聚变反应堆吗？
是的，它们可以产生能量，但数量非常少。由于氟化氩激光器极其昂贵，这种低能量输出将阻止它们的商业可行性。
要想让核聚变的产率远远超过100%（输入能量与输入能量比），并接近150%或200%（足以为下一次核聚变提供动力，同时还能提取大量额外的能量），还需要更多的技术飞跃。但即便如此，这些反应堆也需要变得非常可靠。氟化氩激光器一次点燃一个小球（颗粒），所以需要在其生命周期内点燃它数十亿次，才能拥有一个商用反应堆。这是我们目前的技术无法实现的。
但这些进步似乎很快就会到来。在过去的十年里，在效率和可靠性方面的飞跃是惊人的。如果这一趋势继续下去，我们可能会在未来几十年内看到一个具备商业能力的核聚变反应堆。新的反应堆设计，如TAE的硼加速器有望在未来几年超过ICRs。因此，到2030年，我们可能会得到几个可用的聚变反应堆。
这些创新来得正是时候。地球正在碳排放重压下“呻吟”。太阳能和风能技术无法在不破坏环境的情况下为我们提供能源，而用核裂变能源为世界提供能源还存在许多政治问题。毫无疑问，一个运转正常的核聚变反应堆将扭转气候变化的趋势，让我们过上能量密集的21世纪的生活，同时善待地球母亲。
连杰12
中国可控核聚变技术这方面会领先世界的
乾坤之旅 回复 11-20 12:16
死胡同难了
菲阳 回复 11-26 19:10
已经世界第一了
36volt
磁约束是商用的，激光是军用的，两个用途不一样。
用户16xxx39
在地月格朗日点处，人为制造一个小天体。在小天体上，能容易制造出核聚变！
万水千山 回复 11-25 20:26
时拉格朗日点
我要勇敢一点 回复 11-26 06:30
拉格朗日点除了真空环境，还有什么用。除了引力，地面上已经能很好的模拟太空环境，没有意义，再说那个吨位，那个需要的资源量，还没有哪个国家能做到
时间煮雨我煮鱼
中国在这方面是领先的，相信我们的祖国
用户16xxx70
中国的方式适合大型化聚变堆
菲阳 回复 11-26 19:12
规模越大越容易实现，但是成本也更高，研发风险也对应上升
Cql4wy
中国那个方向可能是死胡同，还是要在多个方向上探索
欢声笑语 回复 11-20 11:22
恰恰相反，我倒是觉得美国的点火装置不靠谱，那么多激光器，用不了太久就老化了，坏几个就不平衡了！
菲阳 回复 11-26 15:28
美国的方向是激光点火爆炸，相当于一枚不用原子弹引爆的氢弹，方向就是往核爆炸去的，也许容易实现高效费比，但是几乎不可能实现可控核聚变。反倒是中国的装置几年前持续聚变期间释放的能量已经大于消耗的能量了，现在就是延长聚变时间的问题，好像说中国的装置运行时间能延长到1000秒，就达到商用的标准了，现在好像是一百多秒
干子
最后是不是还是要烧开水才能发电呢
㶠曯櫦靝 回复 11-23 10:44
如果核聚变实现了，那么耐高温和耐腐蚀材料也必定已经突破了，到时可能会用磁流体发电机发电
道士
把世界上的核武器全部转为民用多好
用户18xxx94
估计三十年有结果就是好的。美国在这一领域小型化应该借鉴。
老猴子
1974年的高中毕业生在认真的看这篇文章，大家觉得可笑吗？
降龙十八掌
托卡马克装置已经证明了不可行了
用户16xxx30
小编说了半天，才明白小编在替美国吹嘘，宣传，是个美粉。
用户13xxx66
磁场的散度和净流总是归零，当切割磁力线的时候使它短暂归零现象受阻产生了电流，原子核是不是也与核外电子有归零现象，质子与质子，质子与中子是不是也有归零现象，如果使它短暂归零现象受阻会不会放出巨大能量？
用户17xxx02
脑子进水了 核聚变也需要原料
wiwii
个人最支持的是彭先觉的聚裂变堆，聚变成本太高不实用。
用户18xxx23
五十年又五十年
昕海
感觉激光点火装置也是核聚变的一个非常好的发展方向！
新哥淘
现有的基础科学难以支撑可控核聚变的研究
^Blue、
老鼠夹子
疾恶如仇
天天吹
艾丽莎
提高太阳能利用率，有75%转换率，永久性解决能源问题，再研发超级容量小型化电池技术。
caffeecat
托克马克或者仿星器希望高一些，美国这种装置成本太高，就是连环的小型氢弹，连续运行和怎么提取能量是个问题。理论上核聚变是能实现的，就是工程上该怎么做了。