n********g
发帖数: 6504 | 1 姜克隽 Today
“托卡马克”型磁场约束法是可控核聚变的主要研究方向。虽然在实验室条件下已接近
于成功，但离工业应用还差得远。
文/ 姜克隽 国家发改委能源研究所研究员
流浪地球的画面恢宏，令人震撼。影片中，一万座驱动地球前进的行星发动机，使用重
聚变发动机技术。每座推进式发动机高达十一公里，将为地球提供一百五十万亿吨的推
力。赤道转向发动机巨大无比，一万座行星发动机全功率开启，驱使整个地球离开太阳
系，踏上流浪之旅。容纳35亿人口的地下城，规模巨大。
作为一个能源政策的学者，看电影的时候，也就在想支撑这些巨大设施的能源供应，该
是怎样的方式。推进式发动机，驱动地球旅行，需要消耗大量地球的物质，会超过四分
之一的地球质量。影片中提到采用重聚变技术，由于考虑要尽少消耗地球的物质，需要
是反物质发动机，目前这种发动机仅是理论上存在。目前可以看到的未来，还只是核聚
变技术。核聚变技术可以利用很少的地球资源，而提供满足巨大能源需求。也是现在能
够实际利用的所有能源供应技术中的唯一选择了。
本文作者姜克隽
核聚变，即轻原子核（例如氘和氚）结合成较重原子核（例如氦）时可以放出巨大能量
。这种能量就可以被利用作为人类的能源供应。核聚变，也是太阳上的能源现象。核聚
变包括热核聚变和冷核聚变两种。热核聚变，或原子核的聚变反应，参与核反应的轻原
子核，如氢（氕）、氘、氚、锂等从热运动获得必要的动能而引起的聚变反应。冷核聚
变是指在相对低温（甚至常温）下进行的核聚变反应，目前还只是一种概念性‘假设’。
氢弹爆炸是一种核聚变，但不可控。如能使热核反应在一定约束区域内，根据人们的意
图有控制地产生与进行，即可实现可控热核聚变反应。可控核聚变将非常清洁和安全，
是人类未来能源供应的接近最终解决方案。如果核聚变能够成功，并且成本低廉，人类
社会的能源供应基本就可以用核聚变来提供了。目前针对核聚变的研究目标就是能够提
供低廉的能源供应。在可以预见的地球上人类生存的时间内，水的氘，足以满足人类未
来几十亿年对能源的需要。从这个意义上说，地球上的聚变燃料，对于满足未来的需要
说来，是无限丰富的。
过去几十年，科学家们已经在进行研究实现可控核聚变。实现核聚变已有不少方法，最
早的著名方法是"托卡马克"型磁场约束法。它是利用通过强大电流所产生的强大磁场，
把等离子体约束在很小范围内以实现上述三个条件。虽然在实验室条件下已接近于成功
，但要达到工业应用还差得远。要建立托卡马克型核聚变装置，需要几千亿美元。
美、法等国在20世纪80年代中期发起了投资46亿欧元的国际热核实验反应堆（ITER）计
划，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆，为人类输送巨大的清洁能量。这
一过程与太阳产生能量的过程类似，因此受控热核聚变实验装置也被俗称为“人造太阳
”。中国于2003年加入ITER计划。位于安徽合肥的中科院等离子体所是这个国际科技合
作计划的国内主要承担单位，其研究建设的EAST装置（全超导托卡马克核聚变实验装置
）稳定放电能力为创记录的1000秒，超过世界上所有正在建设的同类装置。2018年底，
EAST装置实现1亿摄氏度等离子体运行。
中国建造的EAST装置，于2018年底实现1亿摄氏度等离子体运行
世界主要科技国家都在投入进行核聚变研究。今年初，美国能源部发表了一项研究，美
国科学家已经找到了将高能粒子更好的限制在反应器中合理位置的方法。2018年MIT投
入3000万美元计划建设世界首座真正意义上的聚变电站，装机容量20万千瓦，计划15年
内完成。洛克希德·马丁公司提出的小型化核聚变装置，称10年后就可量产小型化核聚
变装置，将为家庭、汽车甚至飞机提供近似无限的能源。
尽管核聚变的研究已经进行了三十多年，但核聚变装置的快速进展出现在近几年。虽然
不少人嘲讽核聚变的目标时间一再被延误，但核聚变仍有可能在未来20年会出现重大突
破，进入商业实用。这已经成为目前国际上发展的重大技术之一。核聚变技术的发展，
也会成为各国技术实力和竞争的一个重大领域。在目前美国对中国进行技术封锁的情况
下，我国应该大大强化对核聚变的研究投入，成为全球研究核聚变的重要国家。考虑到
我国经济实力的快速增长，可以将每年对核聚变研究的投入提高到200亿元以上，争取
15年内实现大型核聚变装置的实际运行。
尽管大家对核电的发展还有疑虑，但是核电是目前最为安全和清洁的发电方式之一。目
前我国核电发展再次进入正常轨道，也使得新一代核电技术的发展有了更好的空间。第
四代核电技术和核聚变技术的研究需要加速。
我们的努力可以改变世界，使得流浪地球影片中的基础技术得以实现。这样的研究对人
类社会意义重大，我国应该扮演核心角色。在可以预见的中国经济发展格局下，我国有
能力进行这样的重大科学研究，而且负担不大。
人类的前行，中国走在前列。 |
Y***i
发帖数: 1932 | |
d**T
发帖数: 156 | 3 要钱的来了。不过基本说得没错。聚变是目前能看得见的一个巨变。
从2018年起，美国能源部科学办公室已经事实上逐渐关闭了和中国的交流。而欧洲人不
如老美这样性格开放，是从来不愿意把东西拿出来的。 |
c***c
发帖数: 21374 | 4 这个是最应该投资的基础科学，其实也是实用科学
效益巨大，而且有比较明确的可行性路线图 |
s******r
发帖数: 5309 | 5 和专家聊过，没人信这个玩意，尤其是罗马的那个诈骗方案。 |
c***c
发帖数: 21374 | 6 可控核聚变现在就是需要优化，让其变得经济上划得来。当然这个优化还局限于很多理
论基础。但是有无阶段已经过去了，现在是多少/好坏阶段。
【在 s******r 的大作中提到】
: 和专家聊过，没人信这个玩意，尤其是罗马的那个诈骗方案。
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n********g
发帖数: 6504 | 7 目前美国对中国进行技术封锁
今年初，美国能源部发表了一项研究，美国科学家已经找到了将高能粒子更好的限制在
反应器中合理位置的方法。
【在 s******r 的大作中提到】
: 和专家聊过，没人信这个玩意，尤其是罗马的那个诈骗方案。
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s******r
发帖数: 5309 | 8 现在比较有希望的方案是塔科马克磁约束方案。这个东西有多难？在磁环中心的等离子
体温度需要维持在一千万度才能发生核聚变。而离磁环中心距离一两米的超导磁铁需要
维持在几乎绝对零度。 巨大的温度梯度意味着巨大的自由能，也就是说这个系统非常
难于稳定，热气体会跑到磁铁上烧掉整个装置。怎么克服这个不稳定人类研究了几十年
依然一筹莫展。
【在 c***c 的大作中提到】
: 可控核聚变现在就是需要优化，让其变得经济上划得来。当然这个优化还局限于很多理
: 论基础。但是有无阶段已经过去了，现在是多少/好坏阶段。
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m*t
发帖数: 2464 | 9 “托卡马克”型磁场约束法 是已经出局了的。
根本不可能有什么突破。 |
Y***i
发帖数: 1932 | 10 麻痹tabletop fusion每20年就拿出来骗一轮funding |
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s******r
发帖数: 5309 | 11 最近的方案是韩国提出来的。美国虽然在硬件方面经验多点，但聚变主要是理论障碍。
这方面俄国，中国，欧洲都很厉害。
美国摊子大，但真干得好的一个没有。
【在 n********g 的大作中提到】
: 目前美国对中国进行技术封锁
: 今年初，美国能源部发表了一项研究，美国科学家已经找到了将高能粒子更好的限制在
: 反应器中合理位置的方法。
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s******r
发帖数: 5309 | 12 没错。现在私营的各种实验忽悠的居多，尔湾前几年有个傻逼开了个公司还在science
上报道过。 后来被业内专家怒怼， 说这个玩意一旦点火就是一炸弹，可以把LA给炸上
天。
【在 Y***i 的大作中提到】
: 麻痹tabletop fusion每20年就拿出来骗一轮funding
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l********e
发帖数: 3986 | |
n********g
发帖数: 6504 | 14 不就是一个水池嘛。你要多少万吨？
【在 l********e 的大作中提到】
: 除非研制成功快中子防御技术，否则就是扯淡。
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l********e
发帖数: 3986 | 15 一个能抗氢弹爆炸的水池，还是不间断连续爆炸，期望寿命能到几微秒？
除非放在地球轨道。
【在 n********g 的大作中提到】
: 不就是一个水池嘛。你要多少万吨？
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s******r
发帖数: 5309 | 16 貌似不少作死的民科聚变研究都是硅谷赞助的，说是要disrupt聚变研究。这帮人根本
不懂hard science，以为是玩游戏。 |
c***c
发帖数: 21374 | 17 难是技术细节
我看好可控核聚变在未来三四十年会有巨大突破
【在 s******r 的大作中提到】
: 现在比较有希望的方案是塔科马克磁约束方案。这个东西有多难？在磁环中心的等离子
: 体温度需要维持在一千万度才能发生核聚变。而离磁环中心距离一两米的超导磁铁需要
: 维持在几乎绝对零度。 巨大的温度梯度意味着巨大的自由能，也就是说这个系统非常
: 难于稳定，热气体会跑到磁铁上烧掉整个装置。怎么克服这个不稳定人类研究了几十年
: 依然一筹莫展。
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