愛華網(wǎng)可控核聚變是指人們可以控制核聚變的開啟和停止，以及隨時(shí)可以對(duì)核聚變的反應(yīng)速度進(jìn)行控制。或者說，最簡單地比喻就是，同樣是可燃燒物質(zhì)，火藥可以用來做成炸彈，因?yàn)橹皇抢闷涓吣芰克查g爆發(fā)的破壞性；同時(shí)也可以摻點(diǎn)雜質(zhì)，做成蜂窩煤，使其可以當(dāng)做一個(gè)煤爐子來緩慢釋放能量，想讓它燒就燒，想讓它滅就滅，秘訣就在蜂窩煤爐子的爐門上。將這個(gè)蜂窩煤爐子的燃料換成核燃料，燒上開水，讓開水變成蒸汽去推動(dòng)輪機(jī)發(fā)電，就成了一個(gè)當(dāng)今的核電站的基本原理雛形了。
相比可控核裂變來講，可控核聚變的優(yōu)勢在于：原料易得，核聚變的原料是重水，可以直接從海水中提煉，并且地球中儲(chǔ)量極大。
核聚變的過程及其產(chǎn)物均不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，亦不會(huì)造成核泄漏的危害。
那么將這個(gè)煤爐子里的燃料從核燃料換成核聚變的原料的最大的麻煩在哪里？
就在于其反應(yīng)條件。核裂變需要的反應(yīng)條件很弱，天然的鈾礦在常溫的自然條件下就可以發(fā)生衰變。但是相比于核裂變過程來講，核聚變最麻煩的反應(yīng)條件就是——需要瞬間上億度的高溫才能引起核聚變反應(yīng)。而如此高的溫度是用傳統(tǒng)加熱方法所無法達(dá)到的。人類研制氫彈時(shí)，對(duì)于該問題給出了以下解決方案：用核彈引爆氫彈！即通過核彈引爆得到達(dá)到核聚變反應(yīng)的溫度，從而引起核聚變使得氫彈爆炸。因此氫彈內(nèi)部是有一個(gè)小型核彈的。
這樣的話，研究可控核聚變的最關(guān)鍵問題現(xiàn)在已經(jīng)很明顯了，即：怎么將核聚變的原料加熱到這么高的溫度？（怎么點(diǎn)燃爐子里面的燃料？）
將核聚變的原料加熱到這么高的溫度以后拿什么來裝它？（怎么讓燃料不把爐子燒穿了？）
首先來說第1個(gè)問題，關(guān)于如何加熱的方法，從上世紀(jì)60年代開始，激光器的發(fā)明，為如何將物質(zhì)加熱到極高能量這一問題打開了一條門縫。最早是蘇聯(lián)專家開始考慮使用激光加熱核聚變的原料，因?yàn)樵摲椒芰看?，而且無需與被加熱物質(zhì)接觸，簡單理解就是類似于拿陽光聚焦之后點(diǎn)燃木屑。但是單個(gè)激光器的能量太低，所以為了解決這樣的問題，需要將多個(gè)激光器的能量聚焦于同一點(diǎn)。該問題看似簡單，實(shí)則非常困難。因?yàn)楸仨毐ＷC在短暫的加熱時(shí)間內(nèi)，被加熱物體的所有方向受熱均勻，一致向球心坍縮（簡單理解就是將被加熱物質(zhì)想象成一個(gè)足球，如果想要擠壓足球內(nèi)部的空氣，最好的方法就是從四面八方一起用力，使其體積被壓縮。如果僅僅從兩個(gè)方向使勁，則足球會(huì)變形，足球內(nèi)部的空氣被擠壓效果就會(huì)大打折扣）。這不僅需要每個(gè)激光器對(duì)準(zhǔn)的方向控制地異常精確，也需要在這一極短的時(shí)間內(nèi)每個(gè)激光器的能量大小需要嚴(yán)格控制。目前在該領(lǐng)域美國的研究進(jìn)展是最快的，其「國家點(diǎn)火裝置」目前正在實(shí)驗(yàn)將192個(gè)激光器聚焦于同一點(diǎn)。而我國的「神光三號(hào)」項(xiàng)目目前則正在試驗(yàn)將32個(gè)激光器聚焦，下一步目標(biāo)是48個(gè)。
我國研發(fā)的神光3號(hào)慣性約束核聚變激光驅(qū)動(dòng)裝置
現(xiàn)在再來討論第2個(gè)問題，我們拿什么來盛放這些物質(zhì)。上億度的物質(zhì)足夠燒毀任何與其相接觸的東西，那么就算能將這些反應(yīng)燃料點(diǎn)燃，又能拿什么來盛放它？「超導(dǎo)托卡馬克」裝置的研制就是為了實(shí)現(xiàn)能將上億度的物質(zhì)存放于其中的目的。具體的基本原理在高中物理課本就有提到，是通過將這些物質(zhì)約束在一個(gè)密閉的環(huán)中使其高速旋轉(zhuǎn)，來將其固定在一個(gè)密閉的空間中，從而實(shí)現(xiàn)了變相的盛放。如果感興趣的話網(wǎng)上關(guān)于該裝置的資料也有很多。
我國自主研發(fā)EAST超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖（來源：http://http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%88%E8%BF%9B%E8%B6%85%E5%AF%BC%E6%89%98%E5%8D%A1%E9%A9%AC%E5%85%8B%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E8%A3%85%E7%BD%AE）
如果這兩個(gè)問題能夠得以解決，則其他問題大體可以迎刃而解——但是目前還有一個(gè)更加嚴(yán)重的問題，那就是這兩種分別針對(duì)兩個(gè)難點(diǎn)的方案，完全沒有辦法使其結(jié)合起來！由于神光三號(hào)屬于慣性約束過程，需要聚變物質(zhì)靜止于指定的標(biāo)靶位置等待加熱，點(diǎn)燃，而超導(dǎo)托卡馬克裝置則屬于磁約束過程，如果聚變物質(zhì)靜止下來，則無法在磁場中受到相應(yīng)的洛倫茲力等作用從而被約束在一個(gè)指定的密閉空間當(dāng)中。所以這兩種方案只能在對(duì)一個(gè)問題的解決占有極大優(yōu)勢的情況下想辦法去解決另一問題。
就目前來看，更加現(xiàn)實(shí)的研究方法是想辦法在超導(dǎo)托卡馬克系統(tǒng)當(dāng)中，加熱其中的等離子體，從而壓縮核燃料的密度，提高其溫度，從而引發(fā)核聚變。但是該方法顯得太過低效，想想看，要靠慢慢燒的辦法將一團(tuán)物質(zhì)燒到一億度...而且即使燒到了這么高的溫度，目前也不能長時(shí)間維持這一高溫高壓狀態(tài)，而在目前的實(shí)驗(yàn)條件下，能夠一直維持這樣高溫高壓狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，甚至還不足以引起核聚變。
另一方面，神光三號(hào)對(duì)于如何防止燃料燒穿的研究則更顯得沒有誠意。目前的方案是在極短時(shí)間內(nèi)將上百個(gè)激光頭的能量全部打到一個(gè)極小的，裝有核燃料的標(biāo)靶上，制造一次極小的核聚變，從而在瞬間將該核聚變過程完成，并釋放大量能量。等效于通過一次又一次，制造極小的微型氫彈爆炸，在爆炸威力不會(huì)對(duì)儀器產(chǎn)生太大影響的前提下，來釋放出標(biāo)靶內(nèi)核燃料的能量。但即使是這樣，目前來看還沒有什么辦法能在如此短的時(shí)間內(nèi)充分吸收如此多的能量——當(dāng)然了，由于目前連「將多顆激光器聚焦于同一點(diǎn)」這一看似更簡單的問題都還未得到攻克，現(xiàn)在這個(gè)看似更大的問題也還沒有看到相應(yīng)的進(jìn)展。
最后，包括《鋼鐵俠》在內(nèi)，還是有科學(xué)家相信，對(duì)于核聚變來說極高的溫度并非是必要的反應(yīng)條件。
如果真的存在不需要上億度的高溫即可制造核聚變的過程的話，以上這些討論就都不再有意義，那時(shí)核聚變發(fā)電就如同今日的核裂變發(fā)電一樣簡單，甚至要比當(dāng)今的核電站更加普及，更加受歡迎。因此，關(guān)于「冷核聚變」，一批又一批的人向其發(fā)起挑戰(zhàn)，試圖證明其真實(shí)的存在。雖然到目前為止，還沒有任何證據(jù)表明即使是在更低的溫度下，核聚變過程依然可以發(fā)生，可面對(duì)巨大的利益誘惑，近幾十年來還是不斷在有人宣稱自己的研究小組實(shí)現(xiàn)了 「冷核聚變」——只是最終都被證明是騙局罷了。
P.S. 對(duì)于此問題本人屬于半個(gè)門外漢，所以如果有問題請(qǐng)及時(shí)在評(píng)論中指出，我會(huì)做相應(yīng)的訂正。非常感謝遠(yuǎn)山兄（@劉遠(yuǎn)山）熱心地幫我找到了一些資料，對(duì)我?guī)椭艽?，也希望大家能夠提出更多的意見，讓這個(gè)答案對(duì)更多的人能有所幫助。
【Ivony的回答(0票)】:
可控就是想停就停，難點(diǎn)是沒找到在燃料燒完前停掉的辦法。
【程劭非的回答(0票)】:
想停就停是一方面 還有就是反應(yīng)速度 不能變成核爆炸了
核裂變可以用石墨來減速 核聚變現(xiàn)在沒有好辦法 否則就幸福了
原文地址:知乎
