可控核聚变多用磁约束，美国却用惯性约束，惯性约束是何原理？

早在2022年末，美国宣布了其劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置成功实现了50%的能量净增益。

众所周知，可控核聚变为第一宇宙文明实现的标志，是世界各个国家都争相研究的未来能源获取方式，以我国合肥的东方超环为例，目前就已经实现了在1亿摄氏度下稳定反应时间超过1000秒，处于国际领先地位。不过美国的国家点火装置与我们大不相同，我们使用的是全超导托卡马克装置，也就是经常说到的磁约束，世界上其它国家所进行的可控核聚变研究大多也都采用的是这种方法，而美国的国家点火装置则是采用了激光惯性约束。

什么是激光惯性约束？这就要从可控核聚变的基本原理说起了。

可控核聚变就是将聚变反应可控化，而聚变反应就是两个轻原子聚合成为一个重原子，并释放出能量的过程。以氘氚聚变为例，氘原子是氢的同位素，含有一个质子和一个中子，氚同样也是氢的同位素，含有一个质子和两个中子，两者相遇会在强核力的作用下聚合在一起，形成拥有两个质子和两个中子的氦原子核，并释放出一个中子，这个过程会产生质量损失，损失的质量会以能量的形式被释放出来。

这个过程看似简单，却面临着一个重大的阻碍，那就是库伦排斥力。

氘原子与氚原子想要聚合在一起，需要强核力的作用，而强核力需要两个原子核的距离足够近，至少要达到10的-15次方米才可以。但是两个原子核之间存在着斥力，也就是库伦排斥力，它不仅十分强大，还有一个典型特征，就是会随着距离的减小而增大，也就是说两个原子核挨得越近，相互之间的排斥力就越大。

如何才能克服库伦排斥力呢？

两个条件是必不可少的，一个是高温，一个是高压。温度的本质就是运动，温度越高，原子的运动速度就越快，而压力越高，物质的密度就越大，原子之间的距离也就越近。当原子之间的距离足够近、运动速度足够快，两个原子就能够克服库伦排斥力撞在一起，于是强核力便开始发挥作用，两个原子重新聚合为了一种更重的原子。要创造这种高温高压的环境有两个方法，一个就是使用托卡马克装置的磁约束，也就是利用磁场来约束等离子体。

磁约束的优点在于不需要太高的压力，且能够长时间持续反应，而除了磁约束之外，还有另一种方法，就是激光惯性约束。

所谓惯性约束，简言之就是瞬间提供巨大的压力，使聚变材料来不及反弹就被紧紧压在了一起，从而诱发聚变反应，而这股巨大压力的来源就是激光，所以称为激光惯性约束。以美国的国家点火装置为例，它会用一个激光发射器发射一束能量高达500万亿瓦的强大激光，然后将这道激光分为192束。

这192束激光会在极短的时间内被导入到一个腔室之中，腔室中是预先准备好的一个靶丸，里面含有聚变材料。

靶丸在激光的照射下产生了极大的压力，从而诱发了聚变反应。当然，这只是一个简化版的说明，更具体的原理是保密的，我们无从而知。激光惯性约束虽然也能诱发核聚变，但却难以长时间持续反应，美国为什么要采用这种方法呢？美国到底是如何考量的，我们同样也是不得而知，但激光惯性约束除了可以应用在可控核聚变上，还有另一个用途，那就是制造氢弹。众所周知，氢弹要靠原子弹引爆，如果能够抛弃原子弹而使用激光，氢弹的大小将会变得非常自由，用途也会更加广泛。