什么是聚变能(Fusion Energy)？

聚变能是从原子核内粒子间的键合中提取能量的过程。要获得最大的能量，必须使用轻元素和同位素，如氢、氘、氚和氦，虽然原子序数低于铁的每一种元素在熔合时都能产生净能量。聚变与裂变相反，裂变是一种通过分解重原子核（如铀或钚）产生能量的过程。两者都被认为是核能，但是裂变更容易，发展得更好。目前所有的核电站都是以裂变能为基础运行的，但是许多科学家都希望在2050年之前开发出一个以聚变能为基础的发电厂。托卡马克聚变反应堆可能可以使用甜甜圈形状装有强力磁铁以容纳聚变反应的腔室。有基于裂变能和聚变能的核弹。传统的原子弹以裂变为基础，而氢弹或氢弹则以聚变为基础。聚变更有效地将物质转化为能量，当这个过程被引导成一个连锁反应。因此，氢弹的产量比原子弹高出5000倍。氢弹使用裂变"助推器"来达到核聚变所需的温度，即大约2000万开尔文。在氢弹中，大约1%的反应质量被直接转化为能量。到目前为止，对聚变能商业可行性的研究还不乐观，因为反应堆运行所需的能量超过了它们所能产生的能量。聚变能，而不是裂变，是驱动太阳并产生其所有热量的能量还有光在太阳中心，每秒约426万吨氢转化为能量，每秒产生383约特瓦特（3.83×1026瓦）或9.15×1010兆吨TNT。这听起来很多，但考虑到太阳的总质量和体积，它实际上相当温和太阳的核心只有约0.3瓦/立方米（瓦特/立方米），比灯泡灯丝产生的能量弱100多万倍。只是因为核心如此巨大，直径相当于20个地球，它才产生如此多的总能量。几十年来，科学家们一直致力于利用聚变能满足人类的需要，但这是困难的，因为这涉及到高温和高压。使用聚变能，一个小滚珠轴承大小的燃料可以产生和一桶汽油一样多的能量。不幸的是，在2008年所消耗的能量比它们产生的要多。有两种基本方法——利用磁场将等离子体压缩到临界温度（磁约束聚变），或者向目标发射激光，使其加热到超过聚变的临界阈值（惯性约束聚变）。这两种方法都获得了大量资金，国家点火设施（NIF）正在尝试惯性约束聚变并于2010年投入使用，还有国际热核实验堆（ITER）尝试磁约束聚变并于2018年上线。科学家们希望到2050年开发出以聚变能为基础的核电站。