核聚變（Nuclear fusion）是輕原子核聚合成較重原子核的核反應(yīng)。一般核聚變過(guò)程中，兩個(gè)或兩個(gè)以上能量足夠高的輕原子核，通常是核、核（氫的同位素核），克服了由于都帶正電荷而存在的相互之間的庫(kù)侖斥力，將距離縮短到核力作用范圍，在核力的作用下形成重原子核，并產(chǎn)生中子或質(zhì)子，釋放能量。
核聚變可以釋放能量是科學(xué)家阿斯頓（F.W.Aston）于年發(fā)現(xiàn)的。1932年馬克·奧利芬特（Mark Oliphant）第一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室完成了氫同位素的聚變。1952年11月1日，基于熱核聚變的首枚氫彈實(shí)驗(yàn)成功。1958年的第二次和平利用原子能國(guó)際會(huì)議，各國(guó)將研究成果解密，公布了一批理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，開始更密切的國(guó)際合作。
核聚變能源具有能量密度高、儲(chǔ)量豐富、相對(duì)清潔、具有內(nèi)在安全性等優(yōu)點(diǎn)，核聚變是一個(gè)很重要的潛在能源。
常見核聚變反應(yīng)有太陽(yáng)和恒星上的核聚變、氫彈爆炸等。受控?zé)岷司圩兩性谘芯恐小?/p>
發(fā)展歷程
探索歷程
1919年，科學(xué)家阿斯頓（F.W.Aston）發(fā)現(xiàn)了核聚變可以釋放出能量。歐內(nèi)斯特·盧瑟福（L.Rutherford）證明了輕元素以足夠能量相碰撞就有可能產(chǎn)生核反應(yīng)。
1920年，亞瑟·埃丁頓（Eddington）提出氫氦聚變可能是恒星能量的主要來(lái)源。
1929年，阿特金森(R.Atkinson)和奧特邁斯(F.Houtermans)從理論上計(jì)算了氫原子在幾千萬(wàn)度高溫下聚變成氦的可能性，并認(rèn)為太陽(yáng)上進(jìn)行的可能就是這種核聚變反應(yīng)。
1932年馬克.奧利芬特（Mark Oliphant）第一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室完成了氫同位素的聚變。
1934年，奧立芬特(Mark Oliphant)發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)D-T核聚變反應(yīng)。
1938年，分別由德國(guó)出生的美國(guó)物理學(xué)家貝特（H.A.Bethe)和德國(guó)天文學(xué)家茨澤克（F.V.Wetabckor）各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)聚變反應(yīng)或稱為“熱核反應(yīng)“。
1942年，斯圖亞特·施萊伯（Schreiber）和金(King)在美國(guó)普渡大學(xué)第一次實(shí)現(xiàn)了D-T核聚變反應(yīng)。
第二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束和曼哈頓計(jì)劃（原子彈爆炸）的成功實(shí)施，人們對(duì)原子物理和核聚變的興趣與日俱增。
1952年11月1日，基于熱核聚變的首枚氫彈實(shí)驗(yàn)成功。
受控核聚變發(fā)展歷程
1951年，阿根廷的Ronald Richter認(rèn)真提出了用核聚變方法來(lái)得到能量。
20世紀(jì)50年代，歐美各主要國(guó)家開始著手進(jìn)行磁約核聚變的相關(guān)研究。一些可控聚變的概念及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置如仿星器、縮裝置和磁鏡裝置等相繼被提出。但上述裝置的性能不是很理想，如在箍縮裝置上，等離子體僅能維持幾個(gè)微秒。
與此同時(shí)，蘇聯(lián)也在進(jìn)行受控磁約束的探索。物理學(xué)家塔姆（Tamm）和薩哈羅夫（Sakharov）認(rèn)為，將環(huán)形等離子體中感應(yīng)電流產(chǎn)生的極向磁場(chǎng)跟外部環(huán)向磁場(chǎng)結(jié)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)維持等離子體平衡的位形，并提出了實(shí)現(xiàn)磁約束容器的裝置托卡馬克（Tokamak）。
1954年，第一個(gè)托卡馬克裝置在蘇聯(lián)庫(kù)爾恰托夫核能研究所建成，并在這個(gè)裝置上實(shí)現(xiàn)了聚變反應(yīng)，但其產(chǎn)生的能量極微，放電時(shí)間僅維持了，隨后研究人員對(duì)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，整體性能有了很大的提高。
1958年的第二次和平利用原子能國(guó)際會(huì)議，各國(guó)將研究成果解密，公布了一批理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，開始更密切的國(guó)際合作。
60年代后期，俄羅斯科學(xué)家在Tokamak上克服等離子體的宏觀穩(wěn)定性上取得顯著進(jìn)展。磁約束聚變包括托卡馬克、磁鏡、仿埽器、箍縮等多種研究途徑，其中托卡馬克途徑在技術(shù)上最成熟，進(jìn)展也最快，逐漸顯示出其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為磁約束核聚變研究的主流。
1976年，美國(guó)、蘇聯(lián)倡議在的框架下由美國(guó)、歐洲、日本及俄羅斯工體建造（International Tokamak Experimental Reactor，國(guó)際托卡馬克實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆）。這是一個(gè)巨大的科學(xué)計(jì)劃，目標(biāo)是驗(yàn)證工程可行性。
中國(guó)核聚變研究歷程
70年代以來(lái)，中國(guó)在一系列中、小裝置(、、、、、等)上取得大量研究成果。
90年代，中國(guó)建成了超導(dǎo)托卡馬克。中國(guó)成為少數(shù)擁有超導(dǎo)設(shè)備的國(guó)家。下一代裝置大型超導(dǎo)托卡馬克列入國(guó)家“九五“重大科學(xué)工程項(xiàng)目。
1987年“聚變-裂變混合堆項(xiàng)目”正式列入中國(guó)“國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃”，由于諸多原因，在2000年中止。
2003年1月，中國(guó)正式加入計(jì)劃協(xié)商。
原理
核聚變是輕核子克服庫(kù)侖斥力，后在核力吸引下聚合形成重核子的一個(gè)過(guò)程，一般過(guò)程中發(fā)生質(zhì)量虧損，放出能量。
核聚變?cè)?/h3>
存在著穩(wěn)定的原子核這一事實(shí)表明，核子和核子之間有很強(qiáng)的作用力，稱為核力，核力的作用距離很短，是短程力，大約是。核力是短程的強(qiáng)相互作用力，所起的作用主要是吸引。原子核都帶正電，它們之間有庫(kù)侖力作用，庫(kù)侖力是長(zhǎng)程力，表現(xiàn)為斥力。
現(xiàn)在基于核子的原子核結(jié)構(gòu)理論仍不成熟，對(duì)核力的性質(zhì)了解仍不夠。但是可以知道核聚變的過(guò)程是輕原子核克服庫(kù)侖力，到達(dá)核力作用范圍形成重原子核的一個(gè)過(guò)程。
核聚變屬于核反應(yīng)的一種，大量實(shí)驗(yàn)表明，反應(yīng)過(guò)程中遵守以下幾個(gè)守恒定律：電荷守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，能量守恒，動(dòng)量守恒，角動(dòng)量守恒，宇稱守恒。
辨析：核聚變反應(yīng)有反應(yīng)物也有生成物，但不是化學(xué)反應(yīng)。因?yàn)樵邮腔瘜W(xué)變化中的最小微粒，化學(xué)方程式的反應(yīng)物和生成物是原子分子，而不是原子核。例如核聚變反應(yīng)，反應(yīng)式左邊為氘核和氚核，右邊為氦核、中子和能量。
核聚變放能原理
質(zhì)量虧損
不同原子核由不同數(shù)目的中子和質(zhì)子所組成，中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子。實(shí)驗(yàn)表明，原子核的質(zhì)量小于組成它的質(zhì)子中子的質(zhì)量之和。通常把這差值稱為質(zhì)量虧損。式中是核質(zhì)量數(shù)，是核電核數(shù),、和分別是質(zhì)子、中子和原子核的質(zhì)量。根據(jù)愛(ài)因斯坦相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系，我們可知，彼此分離的核子（即單個(gè)質(zhì)子或單個(gè)中子）形成原子核所放出的能量為我們把這個(gè)能量定義為原子的結(jié)合能。
比結(jié)合能
不同核素原子核含有的核子數(shù)量、種類不同，它們的結(jié)合能也不同，為此，引入核子平均結(jié)合能概念。定義為核子平均結(jié)合能，也叫比結(jié)合能。
從結(jié)合能曲線中，可以看出質(zhì)量數(shù)很小的原子核的平均結(jié)合能要比質(zhì)量數(shù)為中等值的原子核的平均結(jié)合能小,由此可以推理得：質(zhì)量數(shù)很小的兩個(gè)適當(dāng)?shù)?a href="/hebeideji/7268107831604232231.html">原子核在一定條件下重新組合成一個(gè)質(zhì)量數(shù)較大的原子核，如當(dāng)四個(gè)氫（）或兩個(gè)氘（）結(jié)合成一個(gè)氦核等，會(huì)釋放出能量，這就是人類利用核能的一重要途徑即核聚變的理論依據(jù)。
核聚變發(fā)生條件
要使核反應(yīng)過(guò)程能夠發(fā)生，原子核或其他粒子（如中子、光子等）必須足夠接近另一個(gè)原子核，一般須達(dá)到核力作用范圍之內(nèi)，即小于的數(shù)量級(jí)。
而要發(fā)生核聚變，由于每個(gè)核都帶正電，當(dāng)它們靠近時(shí)相互排斥越來(lái)越強(qiáng)。因此為了使兩個(gè)核相互作用，必須給它們足夠的能量。
例如兩粒氘核克服庫(kù)侖斥力，彼此接近到原子核內(nèi)核子之間的距離（），此時(shí)庫(kù)侖勢(shì)能大約焦耳。
人工核聚變方法
使原子核得到足夠高的能量，以克服它們之間的排斥力，使核聚變反應(yīng)發(fā)生的方法有兩種，分別為用加速器加速提供能量和升高溫度提供能量。此外，人工核聚變還有利用子催化使庫(kù)侖斥力減小的冷核聚變。
用加速器提供所需能量的核聚變
利用加速器產(chǎn)生核聚變反應(yīng)是簡(jiǎn)單的，但是利用加速器得到的加速粒子去打固定靶，但是不可能產(chǎn)生富余能量。因?yàn)榘鸭铀俚碾舜虻胶墓潭ò猩蠒r(shí)，能夠發(fā)生聚變的概率很小。
例如用的氘核去轟擊含氘的固體靶，通過(guò)計(jì)算得到它同靶中電子（固定的，能量低）碰撞的能量損失截面而發(fā)生聚變反應(yīng)的截面，二者的比值約。這表示一百萬(wàn)粒氘核進(jìn)入靶內(nèi)，只有一粒核發(fā)生了聚變反應(yīng)，其他的都同靶中電子碰撞損失掉了。即使一次聚變放出的能量，約是的一百倍，這個(gè)方法也是得不償失的。
不過(guò)在實(shí)驗(yàn)室里它被廣泛地用于研究氘-氘（）和氘-氚（）反應(yīng)的幾率（或核反應(yīng)的截面）。事實(shí)上，已知的這些反應(yīng)中有許多都是用這種方法確定的。
高溫下發(fā)生的熱核反應(yīng)
除了利用加速器供給原子核能量的方法，還有一種方法是升高溫度。原子（或原子核）的動(dòng)能正比于開爾文，因此只要得到足夠高的溫度就可以發(fā)生聚變反應(yīng)。
將電子溫度加熱到跟入射粒子一樣高時(shí)，此時(shí)的物質(zhì)已不是一般的固體，而是等離子體了。等離子體是大量正離子和電子的集合體，是物質(zhì)的一種新形態(tài)，稱為物質(zhì)的第四態(tài)。
由高溫引起的聚變反應(yīng)叫做“熱核反應(yīng)”。這個(gè)方法消除了散射電子的能量損失。電子溫度加熱到跟入射離子一樣高，也就是其平均動(dòng)能相等。同時(shí)，在高溫系統(tǒng)里，原子核在被約束住不逃逸的情況下，許多原子核碰撞，即使只發(fā)生散射，其效果是能量再分配而不是損耗，溫度和平均能量都不變。而原子核在任意方向上運(yùn)動(dòng)，可以不斷碰撞，直到發(fā)生核聚變?yōu)橹埂＿@與使用加速器加速粒子情況大不相同。
氫彈爆炸就是一種人工實(shí)現(xiàn)的不可控的熱核反應(yīng)。太陽(yáng)上也發(fā)生的是熱核反應(yīng)。
冷核聚變
冷核聚變發(fā)生于子催化下。熱核反應(yīng)的種種條件都是因?yàn)?a href="/hebeideji/7252172819701055528.html">靜電斥力的存在，使離子核之間難以靠攏。
負(fù)子與電子一樣，帶一個(gè)負(fù)電荷，而質(zhì)量是電子的207倍，負(fù)子進(jìn)入靶原子，可將電子打出，取代電子，根據(jù)量子場(chǎng)理論，負(fù)子離核距離比電子近。兩個(gè)含原子可形成一個(gè)介子分子，或分子離子。通過(guò)這種途徑而相互接近的兩個(gè)原子核更易于聚合而形成新的原子核，同時(shí)放出子，反應(yīng)終了子未變，像催化劑一樣。
但子催化壽命只有兩微秒多，一個(gè)子大約可催化一百多個(gè)氘-氚聚變，一個(gè)子至少催化個(gè)聚變反應(yīng)才能使它催化產(chǎn)生的能量大于產(chǎn)生它的能量。
受控?zé)岷朔磻?yīng)
氫彈爆炸就是人工實(shí)現(xiàn)的不可控?zé)岷朔磻?yīng)，是很難作為一般能源來(lái)加以利用的。受控?zé)岷朔磻?yīng)就是要根據(jù)人們的需要，有控制地源源不斷地產(chǎn)生聚變，以提供能源。為了達(dá)到這個(gè)目的，必須造成一個(gè)穩(wěn)定的高溫等離子體，使它有足夠的時(shí)間產(chǎn)生聚變反應(yīng)，放出的能量能夠超過(guò)維持這反應(yīng)所消耗的能量。
臨界要求
受控?zé)岷朔磻?yīng)中產(chǎn)生的聚變核能，減去輻射和其他能量損失以后，還能超過(guò)加熱物質(zhì)所需要的能量，并在能量上有所增益。為達(dá)到這一點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)生反應(yīng)的輕核等離子體的溫度、密度和約束時(shí)間將有一定的要求，其臨界要求稱為勞森〔J.D.Lawson）判據(jù)。
勞森判據(jù)最簡(jiǎn)單的形式為,即。是等離子體的動(dòng)能，是軔致輻射的能量損失，為聚變功率。這里為軔致輻射功率，為等離子體約束時(shí)間，為溫度。
對(duì)于一個(gè)裝置來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生的能量是不可能完全轉(zhuǎn)變成輸入能量的。加入轉(zhuǎn)換效率后，裝置起動(dòng)條件為，整理可得。這就是勞森判據(jù)的一般形式。
實(shí)現(xiàn)方法
為了實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷司圩儾@得能量增益，必須滿足勞森判據(jù)。核心問(wèn)題是設(shè)法產(chǎn)生并約束一個(gè)熱絕緣的穩(wěn)定的高溫等離子體，其密度要足夠的高，被約束的時(shí)間要足夠的長(zhǎng)。等離子體的密度越大，粒子碰撞發(fā)生的核聚變反應(yīng)概率就越大；高溫和等離子體維持時(shí)間越長(zhǎng)，聚變反應(yīng)就越充分。
約束高溫等離子體的方法有磁約束、慣性約束，引力約束，但引力約束在地球上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。太陽(yáng)中的熱核聚變反應(yīng)是引力約束聚變，太陽(yáng)的巨大質(zhì)量所產(chǎn)生的引力，把太陽(yáng)上的高溫等離子體約束在一起，維持熱核反應(yīng)的進(jìn)行。氫彈爆炸屬于慣性約束聚變，在氫彈中所進(jìn)行的聚變反應(yīng)過(guò)程非常短暫，根本沒(méi)有對(duì)燃料等離子體采取任何約束措施，只依靠燃料本身的慣性保持避免它們過(guò)早解體。
目前，研究受控?zé)岷司圩兊膶?shí)驗(yàn)裝置多種多樣，但是，根據(jù)其實(shí)現(xiàn)約束的原理，這些裝置可以分為兩類：磁約束和慣性約束。
磁性約束
根據(jù)等離子體中帶電粒子與磁場(chǎng)間的洛侖茲力作用以及高溫等離子體的穩(wěn)定性研究，精心設(shè)計(jì)的各種特殊的磁場(chǎng)形態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫等離子體的約束。電流的歐姆加熱使等離子體的溫度自動(dòng)上升。
慣性約束
精確利用來(lái)自四面八方的激光束、相對(duì)論電子束或高能重離子束，在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)，同時(shí)射向一個(gè)微小的靶丸，使其加熱、壓縮以產(chǎn)生熱核聚變。在這種情況下，由于約束時(shí)間短，可不考慮輻射能量損失。除了激光外，還有用電子束、重離子束約束的，但是未成功。
常見核聚變反應(yīng)
太陽(yáng)和其他恒星上的核聚變
太陽(yáng)和恒星的核聚變是四個(gè)(氫)結(jié)合成一個(gè)的過(guò)程,但是四個(gè)不會(huì)一下就結(jié)合成為一個(gè)，而要通過(guò)一定的反應(yīng)鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)。
目前人們認(rèn)為在太陽(yáng)和其他恒星中主要存在兩種反應(yīng)過(guò)程：
質(zhì)子-質(zhì)子反應(yīng)鏈
碳-氮反應(yīng)鏈
循環(huán)結(jié)果是使個(gè)質(zhì)子()聚合成一個(gè)粒子（）和兩個(gè)正電子（）、個(gè)中微子，放出能量。
氫彈爆炸
據(jù)一般猜測(cè)，氫彈中的爆炸材料主要是氘、氚、鋰的某種凝聚態(tài)物質(zhì)。比較大的可能性是氘化鋰和氚化鋰的混合物，鋰的作用是在爆炸過(guò)程中補(bǔ)充氚的供應(yīng)。反應(yīng)式為
一般認(rèn)為氫彈爆炸所需要的初始高溫是由裂變的原子彈提供的。裝在氫彈內(nèi)的裂變物質(zhì)爆炸產(chǎn)生高溫高壓，使輕核聚變，放出更大的能量。
人工可利用的聚變反應(yīng)
質(zhì)子-質(zhì)子反應(yīng)鏈和碳-氮反應(yīng)鏈，反應(yīng)截面（一個(gè)入射粒子同單位面積靶上一個(gè)靶核發(fā)生反應(yīng)的概率）太小，反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，在地球上不可能把那么高溫度的等離子體約束那么長(zhǎng)的時(shí)間，所以在地球上人工實(shí)現(xiàn)是不可能的。在地球上人工可能利用的輕核聚變反應(yīng)，應(yīng)是在溫度不太高時(shí)具有較大截面的反應(yīng)。這類反應(yīng)主要有以下兩種：
此外還可利用的聚變反應(yīng)有：
研究進(jìn)展
磁約束核聚變研究從科學(xué)研究到能源應(yīng)用大致可分為四個(gè)階段：科學(xué)可行性驗(yàn)證、工程可行性驗(yàn)證、示范反應(yīng)堆和商用反應(yīng)堆。總體上看，國(guó)際磁約束核聚變研究正處在點(diǎn)火裝置和氘氚燃燒實(shí)驗(yàn)階段，并逐步向反應(yīng)堆工程實(shí)驗(yàn)階段過(guò)渡。
成果
20世紀(jì)90年代，歐盟的、美國(guó)的和日本的這3個(gè)大型托卡馬克裝置在磁約束核聚變研究中獲得許多重要成果：
等離子體溫度達(dá)億度，這一溫度大大超過(guò)氘氚反應(yīng)達(dá)到點(diǎn)火的溫度要求，已接近了氘氦聚變反應(yīng)堆點(diǎn)火對(duì)溫度的要求；
脈沖聚變輸出功率超過(guò)；
聚變輸出功率與外部輸人功率之比Q（能量增益〕等效值超過(guò)。在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了托卡馬克途徑實(shí)現(xiàn)聚變的科學(xué)可行性，表明了托卡馬克是最有可能首先實(shí)現(xiàn)聚變能源商業(yè)化的途。
前沿問(wèn)題
目前，國(guó)際磁約束聚變研究的前沿問(wèn)題包括：燃燒等離子體物理、先進(jìn)托卡馬克隱定運(yùn)行和可靠控制、工況下的等離子體與材料的相互作用、長(zhǎng)脈沖和隱態(tài)條件下的物理和技術(shù)、聚變等離子體性能的預(yù)測(cè)、反應(yīng)堆核環(huán)境條件下的材料和部件、示范堆的集成設(shè)計(jì)；急需解決的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題有：托卡馬克主要物理過(guò)程研究；先進(jìn)托卡馬克運(yùn)行模式探索；長(zhǎng)脈沖條件下的物理和技術(shù)；等離子體條件下的等離子體與材料的相互作用；聚變等離子體性能的預(yù)；聚變實(shí)驗(yàn)/示范堆的集成設(shè)計(jì)；反應(yīng)堆核環(huán)境條件下的材料和部件。
研究進(jìn)程
2006年，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所研制的世界第一座具有偏濾器位形的非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克裝置投入運(yùn)行，主要研究長(zhǎng)脈沖物理。
2018年11月，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所宣布在合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（）實(shí)現(xiàn)一億度等離子體運(yùn)行。
2021年5月，創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，將1億攝氏度20秒的原紀(jì)錄延長(zhǎng)了5倍。
2022年10月19日，中國(guó)環(huán)流器二號(hào)裝置（）等離子體電流突破100萬(wàn)安培（1兆安）。
2022年12月，美國(guó)能源部宣布，勞倫斯利佛摩國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家首度達(dá)成“能量?jī)粼鲆妗保丛诤司圩兎磻?yīng)達(dá)成產(chǎn)出的能量遠(yuǎn)高于引發(fā)反應(yīng)所使用能量，將有助發(fā)展?jié)崈裟茉础?/p>
2023年4月12日21時(shí)，中國(guó)有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（）創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒，
2023年8月，“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”首次實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行。
2025年1月20日，中國(guó)有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）在安徽合肥創(chuàng)造新世界紀(jì)錄，首次完成1億攝氏度1000秒“高質(zhì)量燃燒”，標(biāo)志中國(guó)聚變能源研究實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)科學(xué)向工程實(shí)踐的重大跨越，對(duì)人類加快實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意義。同年3月5日，緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置（BEST）項(xiàng)目首塊頂板順利澆筑，標(biāo)志著這一世界級(jí)科研設(shè)施的建設(shè)進(jìn)入全面加速階段。作為全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)的后續(xù)項(xiàng)目，總用地面積約16萬(wàn)平方米，總建筑面積約15萬(wàn)平方米。會(huì)在第一代EAST裝置的基礎(chǔ)上，首次演示聚變能發(fā)電。
2026年1月2日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所科研團(tuán)隊(duì)宣布，EAST實(shí)驗(yàn)證實(shí)托卡馬克密度自由區(qū)的存在，找到突破密度極限的方法，為磁約束核聚變裝置高密度運(yùn)行提供了重要的物理依據(jù)。同月6日，全高溫超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置洪荒70取得重要進(jìn)展，在第5319次實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了120秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖等離子體運(yùn)行。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)志著洪荒70已經(jīng)具備可靠的長(zhǎng)脈沖運(yùn)行能力，進(jìn)一步驗(yàn)證了高溫超導(dǎo)托卡馬克的工程可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定性。這也是全球首次由一家商業(yè)公司研發(fā)建造的核聚變裝置，成功實(shí)現(xiàn)了百秒量級(jí)的等離子體電流長(zhǎng)脈沖運(yùn)行。
核聚變能源的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
能量密度高：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的氘聚變所放出的能量是單位質(zhì)量的裂變所放出的能量的倍左右，海水中的氘提取出來(lái)使它發(fā)生聚變反應(yīng)，放出的能量相當(dāng)于燃燒汽油的能量。
儲(chǔ)量極為豐富：每克氘經(jīng)聚變可以放出千瓦時(shí)的能量，地球表面海水含氘大約噸。
相對(duì)清潔：核聚變的最終聚變產(chǎn)物僅為無(wú)放射性的氦，不產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，也不產(chǎn)生長(zhǎng)壽命放射性廢物。
具有內(nèi)在安全性：燃燒等離子體一旦形成，任何運(yùn)行故障都能使等離子體迅速冷卻，從而使聚變反應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)停止。
產(chǎn)物有廣泛用途：核聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的大量高能中子在軍事上及其他領(lǐng)域都有廣泛的用途。
缺點(diǎn)
核聚變的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生一定的放射性廢物，需要加以處理。其次，要實(shí)現(xiàn)受控熱核反應(yīng)，需要滿足較多條件（以上溫度、長(zhǎng)時(shí)間的等離子體的穩(wěn)定約束），目前技術(shù)障礙還是沒(méi)有完全克服。
核聚變的應(yīng)用
核聚變反應(yīng)的應(yīng)用有：制作核武器氫彈、產(chǎn)生高能中子，用于研究核內(nèi)部結(jié)構(gòu)、獲得原子能（新能源，處于研究階段）-核聚變發(fā)電。等。
核聚變發(fā)電方面：為了考察核聚變的可行性、安全性、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)潛力，中國(guó)已經(jīng)設(shè)計(jì)和評(píng)估了一系列核聚變發(fā)電廠（命名為FDS系列），重點(diǎn)是在中子學(xué)、熱工水力、電磁學(xué)、材料、結(jié)構(gòu)和性能分析方面進(jìn)行包層設(shè)計(jì)優(yōu)化。發(fā)展了四個(gè)概念，即以嬗變長(zhǎng)壽命核廢料和裂變核燃料增殖為目標(biāo)的聚變次臨界系統(tǒng)（FDS-I）、以發(fā)電為目標(biāo)的聚變動(dòng)力堆（FDS-Ⅱ）、聚變基制氫堆（FDS-Ⅲ）和球形托卡馬克緊湊堆（FDS-ST）。研究了He/PBLI雙冷高放廢物嬗變包層、He單冷PBLI氚增殖包層、He/PBLI雙冷包層、高溫液體PBLI包層和實(shí)驗(yàn)包層模塊（TBMs）及其實(shí)驗(yàn)策略。
參考資料 >
中國(guó)衛(wèi)星首次拍攝太陽(yáng)高清圖.中國(guó)科學(xué)院.2023-08-08
百年瞬間丨中國(guó)第一顆氫彈爆炸試驗(yàn)成功.中國(guó)政府網(wǎng).2023-08-08
我國(guó)“人造太陽(yáng)”EAST裝置實(shí)現(xiàn)1億攝氏度等離子體運(yùn)行.中國(guó)政府網(wǎng).2023-08-30
中國(guó)“人造太陽(yáng)”實(shí)現(xiàn)1.2億度101秒等離子體運(yùn)行.中國(guó)科學(xué)院.2023-08-30
突破1兆安放電 我國(guó)新一代“人造太陽(yáng)”科研再獲新進(jìn)展.中國(guó)日?qǐng)?bào)網(wǎng).2023-08-30
美能源部宣布核聚變實(shí)驗(yàn)取得重大突破.新華網(wǎng).2023-08-30
403秒！中國(guó)“人造太陽(yáng)”獲重大突破.中國(guó)政府網(wǎng).2023-08-30
新一代人造太陽(yáng)“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”取得重大科研進(jìn)展.人民網(wǎng).2023-08-30
燃！中國(guó)“人造太陽(yáng)”創(chuàng)造“億度千秒”世界紀(jì)錄.中國(guó)網(wǎng)-今日頭條.2025-01-21
最新進(jìn)展！合肥再造一個(gè)“太陽(yáng)”.百家號(hào).2025-04-28
合肥加快建設(shè)聚變能實(shí)驗(yàn)裝置.百家號(hào).2025-04-28
120秒穩(wěn)態(tài)運(yùn)行!我國(guó)核聚變?cè)佻F(xiàn)突破 行業(yè)催化密集釋放.新浪財(cái)經(jīng).2026-01-08
洪荒70全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置完成120秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖等離子體運(yùn)行.鳳凰財(cái)經(jīng).2026-01-08