人造太阳究竟多诱人？科学家：有了人造太阳，就可以有无限能源

大家小时候应该都听过一首叫种太阳的儿歌，那时候觉得这只是一个不可实现的幻想，但如今，这种幻想似乎正在一步步走向现实。天上明明已经有一个太阳了，人类为什么还要费尽心思再造一个出来呢？

中国的人造太阳项目在第122254次实验中实现了稳定运行403秒的成绩，不仅创造了新的世界纪录，也意味着这项技术离成熟量产又进了一步。实验结束时，许多在场的工作人员都激动落泪。

其实，人造太阳并非用于挂在天上发光发热，它本质上是一种利用原子能的装置，取这个名字只是因为其基础原理与太阳类似。如果它能够开发成功并大规模投入使用，人类将拥有取之不尽、用之不竭且清洁无污染的能源，整个人类文明都可能因此迎来能源自由。

到那时，空调可以随便开，冰柜可以随便用，过去因为耗电太多而无法进行的海水淡化等大工程也能顺利开展，各家工厂的生产成本也会随之大幅下降。

从更远的角度来看，未来人类飞向深空时，也不用再担心飞船上的燃料够不够、外星球上有没有石油，只要带上人造太阳，到哪都有充足的能源可用，太空殖民或将不再是梦。看到这里，有的人可能会想，原子能和无限能源指的不就是核电站吗？

世界上很多国家在几十年前就建造并使用了核电站，这又有什么稀奇的呢？事实上，两者的原理存在本质区别。

原子能主要有裂变和聚变两种形式，现有的核电站是基于核裂变原理，而人造太阳则是基于核聚变。原子是构成化学元素的普通物质的最小单位，原子内部的原子核包含质子和中子，当原子核结构发生变化时就会释放能量。

以核裂变为例，经过特殊处理的铀原子核受到外来中子的撞击后会分裂，分裂产生巨大能量的同时，其中包含的中子也会逃逸出来，再去撞击其他原子核引发连锁反应。

如果任由其发展或者人为加速，就会引发大爆炸并用来开发原子弹；反之，如果用某些设备去吸收逃逸的中子以减缓速度，就能变成稳定的核电站能源。

而人造太阳所利用的核聚变过程则正好相反，某些物质的原子核在高温高压环境下会聚在一起合体，这一过程同样会改变原子核结构并产生巨大能量。

核聚变反应产生的能量大约是裂变反应的四倍，几颗聚变燃料产生的一万亿焦耳热量，就足够供一个人按发达国家的生活标准使用60年。我们熟悉的太阳就是靠着持续的核聚变产生能量，并已经稳定燃烧了46亿年，还可以继续燃烧60亿年。

在地球上，核聚变的燃料也近乎无限，例如可以直接从海水中提取的氘，全世界海水中的氘足够人类使用100亿年，这甚至超过了太阳的寿命。

此外，核聚变不产生放射性废物，也不排放温室气体，即便装置损坏也只是停止发电，不会失控引发大爆炸，是真正意义上的无污染新能源。

相比之下，核裂变需要的铀等矿物按目前预估只够使用一千年到数千年，人类未来可能再次陷入能源危机，且核裂变具有污染风险，用完的燃料仍带有致命放射性，切尔诺贝利和福岛的惨痛教训便是明证。既然核聚变如此优秀，为什么核电站至今依然依靠裂变来发电呢？

根本原因在于人造太阳的技术门槛实在太高。真正的太阳本身拥有强大的引力压力，对温度的要求相对较低，即便如此也需要1500万摄氏度来维持聚变；若要放在地球环境中，起步价至少需要达到1亿摄氏度。

铁的熔点是1538度，目前人类最耐热的合金材料熔点也只有4126.85度，这意味着地球上根本找不到能够直接承受核聚变高温的容器，自然无法简单地在地面复刻太阳。

历史上，核聚变唯一成功应用的成果只有氢弹，它包含一套核裂变装置和一套核聚变装置，通过先裂变产生超高温来凑够聚变条件并一次性引爆，从而无需考虑容器的承受力。然而，面对可能实现的清洁能源未来，人类并没有放弃探索。

上个世纪中期学者们意识到制造1亿度耐高温材料的困难后，开始将思路转向两个方向。一种是惯性约束核聚变，即把大规模核聚变的难度转为小规模，将一个大氢弹内的聚变燃料拆成无数超小份并分成多次引爆，使爆炸威力控制在设备可承受的范围内。

由于氢弹所用的燃料特性限制，核裂变威力无法轻易缩小到安全范围，科学家目前的做法是借助高能激光。

例如美国为此建造了巨型激光装置，峰值功率超过全美发电总量之和，但由于激光误差和燃料工艺等问题，以往多次实验中聚变产生的能量还不如发射激光消耗的多，近两年虽有突破，但依然不够稳定。

另一种思路则是磁约束核聚变，由苏联科学家提出通过磁力来隔空控制核聚变燃料。科学家制造了一个甜甜圈形状的容器并在外面装上许多线圈，通电后产生的磁力能够将燃料束缚住并使其漂浮在容器中，从而使容器无需直接面对超高温。

不过，这种装置极为精密复杂，对磁力大小和方向的要求极高，任何软硬件误差都可能导致聚变失败。目前世界上仅有极少数国家掌握了磁约束技术，且即便掌握也只能维持短时间的核聚变，距离稳定发电的实用阶段仍有较长距离。

目前我国对这两种方案都在进行研究且投入巨大，惯性约束的代表作是神光三装置，而此次因为打破纪录而引发广泛关注的人造太阳则是磁约束的代表作——东方超环（EAST）。

在磁约束领域，我国不仅能够让装置在1.5亿摄氏度条件下实现千秒级长脉冲运行，还深度参与了多国联手打造的ITER项目——即目前世界上最大的磁约束核聚变装置，预计该项目将在2025年建成，2035年投入运营。

虽然人造太阳目前仍处于前沿科学研究阶段，距离真正造福世界、从实验室走向实际应用或许还需要走十几年甚至几十年的漫长道路，但正如科学家所展现的那样，我们已经是距离能源自由最近的一代人。

在过去的几十万年里，无数人曾幻想过拥有无限能源的美好生活却苦无实现之法，而今天，人类至少已经看到了希望的曙光。