可控核聚变为啥总是还要50年

核聚变是两个较轻的核结合生成一个较重的核和一个较轻的核（或者是粒子）的过程。表面上核聚变是人类梦寐以求的能源，取之不尽用之不竭。但是从50年前氢弹以来，可控核聚变一直处在最多50年的预期中，迟迟不来。上一篇核电站技术里提到，从原子弹首爆到第一代核电站大概也就是十几年的功夫，那为啥相比之下核聚变就这么难？ 核聚变反应是发生在等离子体之间，简单说，由于能量太高，电子脱离了环绕正点原子核的平常的稳定状态，处于自由移动状态的高温带电气体形态，这和常说气体，液体，固体有不同的特性。技术路线也是根据这些特性来实现可控核聚变。

技术路线

聚变相当于要客服近距离内巨大的电磁力把原子核间的距离拉近到核力（记得物理书上十分蛋疼的命名：强作用力，弱作用力吗）起作用的距离。为了达到这一个条件，需要高温高压。太阳内部由巨大的重力控制住高温的等离子体，1000万度下就可以发生核聚变反应了。人类造不出这么好的条件，所以就得提高温度。

惯性约束

脉冲性的激光发射来激发燃料向心惯性，短期内产生极高密度和温度，达到点火条件。这路子是氢弹的点火路子。美国有NIF，其实很大用处是用来做无核爆核试验。PS：传统氢弹需要原子弹来点火，所以有辐射，属于全面禁止核试验条约控制范围，但是激光点火属于干净氢弹，不属于全面禁止核试验条约范围，这条约操作太骚了。

磁约束

磁约束即通过磁场控制高温的等离子体，典型的就是托卡马克装置，简单来说是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。它的中央是一个环形真空，外面围绕着线圈。通电时，其内部会产生巨大螺旋形磁场，将其中的等离子体加热到很高温度，以达到核聚变目的。

仿星器算是托卡马克外的另外一种磁约束方式，三维造型不同。

我国在世界上的地位

ITER的参与程度

“中国自2006年开始参与ITER计划。作为七方成员之一，中国做出了巨大的贡献，承担了ITER装置近10%的采购包。中科院合肥研究院等离子体物理研究所是中方任务的主要承担单位，自2009年以来主持了超导导体、校正场线圈、磁体馈线系统等制造任务。我们承担的任务都是最难的，每一个技术点都能够引领一个战略新兴产业，包括超导、电源、诊断等，我们的超导导体性能远超国际同行，实现100%国产化、100%一次性合格、100%准时交货。”

EAST

东方超环，全超导托卡马克核聚变实验装，在合肥，中科院主导，这是从俄国引进发展的技术。目前实现有等离子体约束1.2亿度高温运行101秒，1.6亿度20秒(2021.05.28)和7000万高温运行1056秒的状态，指标算是国际领先，不过并没有直接发生了多少核聚变反应的指标。这也是国内实现落实ITER技术吸收的平台。

中国环流器二号M装置(HL-2M)

2020年底在成都建成，中核主导，并实现了等离子放电（聚变反应）。目前网络上对HL-2M的关注没有EAST多。

CFETR

2021开始设计，计划2030年建成Q>10的中国聚变实验堆。。。目测50年不是梦。。

ICF路线的投入

聚龙一号，2013年建成，后续进展少，关注度低。

卡脖子预期

材料

目前我们的超导水平世界领先，“国外60%-70%的超导材料要向我们买”，上海交大的超导研究很先进。但是值得注意的是今年起美国的Commonwealth Fusion Systems开始使用超强磁密度的超导材料进行可控核聚变实验(Spark，走的小型化，高磁场路线)，且有大量的商用资本进入，很像SpaceX的模式，有可能形成SpaceX式的降维打击。

TODO：分析EAST中的国外进口材料的卡脖子情况

核燃料

核聚变有多种方式，目前比较值得展望的是氘氘，或者是氘氚，或者是氘氦3，氦3氦3。

海水中蕴藏着大约40万亿吨氘，一升水能够提炼0.03克的氘，其发生聚变反应释放的能量相当于燃烧300升汽油或者燃烧336公斤煤。由于目前可控核聚变还没实现，聚变燃料的安全性（卡脖子）还没值得讨论。至少目前中国是接近有能力从月球运送氦3的国家之一。

引用

https://fusor.net/

头条的Jim博士，结论是否合理另说，分析方法还是靠谱的

中科院合肥等离子所的采购公示，可以从这里分析是否有核心器件国外依赖 http://www.ipp.cas.cn/ztbxx/zhbxx/

首发：2022-01-22