院士预言：5年内核聚变将点亮“第一盏灯”，人造太阳有希望了？

五百年前，阿兹特克人用鲜血以祭太阳，企图获得永恒的力量。今天，科学家正在尝试用另一种“祭品”，核聚变燃料，来复刻太阳的力量。仅仅只需1克，就能释放出相当于1000升汽油的能量。

从对太阳的盲目崇拜到研究它的能量密码，人类走了数千载文明岁月；而从实验室到“人造太阳”正式点亮，或许需要科学家们再拼一把。今年4月份，我国科学家宣布，最迟在2030年，将用核聚变的能量点亮第一盏灯！

核聚变是什么

在太阳核心，每秒有6亿吨氢原子发生聚变，由内而外释放能量。正是这场持续了50亿年的“燃烧”，点亮了整个太阳系，为地球送来了光明与温暖。如今，人类正尝试在地球上复刻这样的“恒星级能量”。

核聚变，即通过高能状态下的原子核结合反应来释放能量。极端条件下，两个轻原子核克服库仑斥力发生融合，会形成更重的原子核。根据质能方程 E=m

典型的核聚变反应是：一个氘核（1质子1中子）与一个氚核（1质子2中子）聚合，最终形成一个稳定的氦核（2个质子2中子），同时释放约17.6 MeV的能量。而仅仅1克的氘氚混合物完全聚变，就可以释放出约3.4亿焦耳的能量，等同于1000升汽油燃烧的能量。

目前海水中的氘，足够让人类开足马力用上数百亿年。而且，聚变反应的产物仅是惰性的氦气，既不会留下大量辐射废料，也不必担心福岛那样的堆芯熔毁事故的发生，简直是完美的清洁能源。

当然，要想利用这种级别的能量也不是一件易事。由于原子核之间天然存在巨大的电排斥力，因此就需要上亿摄氏度的高温，使得原子核高速运动，以克服它们之间排斥力。

当然，光是高温还不够，还得让足够多的原子核“挤”在一起发生反应，即超高压的环境。最后，还需要一种可以“装下”这一反应的“容器”。而核聚变反应动辄需要上亿度，地球没有任何材料可以承受如此的高温。

这三个关键难题，极端高温，超高压环境，稳定约束容器，构成了可控核聚变研究的核心挑战。

当前的突破

当前，主要有两种核聚变技术路线。一种是利用环形磁约束装置（托卡马克），其核心结构是由超导线圈构建的环形强磁场，通过这个强大的"磁场笼"将上亿度高温的等离子体稳定悬浮在真空腔内，从而实现可控热核聚变反应。

另一种是美国的惯性约束，即激光点火装置，利用高能激光瞬间照射氘氚燃料微型靶丸，使其外层爆炸产生内向冲击波，压缩靶丸核心至超高温高压，反应类似氢弹内爆过程。在温度达到1亿摄氏度，压力超过1000亿大气压时可发生聚变反应。

目前，人类对这两种方式的核聚变研究都已初有成效。2006年，我国建成世界首个全超导托卡马克装置“东方超环（EAST）”，并在今年1月份，刷新了在1亿摄氏度下，高约束等离子体长达1066秒的新记录。

而美国的国家点火装置（NIF），2022年首次实现了能量净增益，即输出能量（3.15 MJ）略超激光输入能量（2.05 MJ）。这虽然只是一瞬间的火花，却让人类看到了“点火成功”的曙光。

今年4月26日，在上海的“好望角科学沙龙”上，国家工程院院士李建刚表示，最迟要在2030年，在中国点亮第一盏“核聚变灯”。

未来的展望

按照计划，2027年，我国将完成在建的紧凑型聚变能实验装置（BEST），该装置将在EAST的基础上，首次实现核聚变发电。而在2030年，我国将建成世界首个核聚变示范电站，完成从实验室技术到工业实践的过渡。

专家指出，未来10--20年是小型核反应堆发展的关键机遇期。相比传统大型反应堆，小型堆具有建设周期短，投资和退役成本低，选址灵活的独特优势。目前，我国已建成全球首个具有第四代特征球床式高温气冷堆，并且也有望建成首个陆上小型压水堆"玲龙一号"。

核聚变能的应用对人类社会的影响将是立竿见影的。举例来说，到2030年，我国数据中心的耗电量预计会达到4000亿度，这相当于2020年的两倍，而这些支撑互联网，人工智能的数字心脏全年无休，传统火电不仅成本高昂，碳排放问题也令人头疼。

如果实现小型聚变电站的建造，就能提供24小时稳定，零碳的电源。因此，小型堆聚变电站，有着广泛的商业前景。

未来“小型堆+大型聚变电厂”的双引擎组合，可能对颠覆如今的能源格局。前者就像灵活分布的充电桩，适合给工业园区小区域供电；而后者则是超级大电站，可以为整座城市提供源源不断的动力。这一革命性转变，或将引领全球能源产业进入碳中和新时代。

当然，在科学家的理性规划里，核聚变也并非是未来能源的全部。所有清洁能源都值得倾注全力。未来的能源网络，可能是太阳能，风能，沿海的大型核聚变电站，工业园区等区域则配备小型反应堆相互协同配合，优势互补，最终推动人类社会彻底告别化石能源。

结尾

人类掌握一步步突破核聚变技术的过程，就像人类最早驯服火焰，发明蒸汽机，掌握电力一样，都是在改写生存规则，更是人类文明可持续发展的必然选择。虽然从实验室走向实际应用的道路充满，但科学家们展现的实力和决心，让我们完全有理由保持信心。

当我们几十年后回望今天时，或许会发现，当下我的我们就站在人类文明发展的关键节点上。这盏即将点亮的"核聚变灯"，承载的不仅是我国科技创新的梦想，更是全人类对未来清洁能源的共同期待。而你我，都将是见证这场能源革命的见证者。