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可控核聚变：将磅礴巨能变成潺潺流水
本文转自：文汇报 尽管核聚变技术已历经70余年发展，但在大众眼里仍十分神秘。那么，究竟什么是聚变能？为何这种能源如此难以提取、难以应用？
如今的核电站运用的是核裂变过程，它通过将重原子分裂而释放出的能量产生电力。核聚变则相反，它通过将轻原子融合在一起来产生能量。当原子融合时，它们产生出的新元素和粒子比之前总质量轻。这部分缺失的质量通过爱因斯坦的质能方程转化为能量。正是这种从质量到能量的转化，使聚变成为宇宙中最强大的能量释放过程之一。
这一过程如何在自然界中实现？原子核带正电荷。就像两块磁铁的N极一样，这些正电荷在靠近时会互相排斥——它们越靠近，原子就越是转弯或反弹，试图避免碰撞。只有在宇宙中最炽热、密度最高的环境中，原子才能克服这种强大的排斥力而融合在一起。这种情况最常见于恒星内部，比如太阳就是靠核聚变维持稳定的发光发热。
太阳依靠其自身的巨大质量，主要将氢聚合成氦，而其他恒星还能聚合更重的元素，包括碳、氮、氧、锂，甚至铁。
然而在地球上，要在没有天然引力场的辅助下实现聚变，就会异常困难。聚变的原子必须被加热到很高的温度，并保持彼此足够接近，以克服它们之间的排斥力。在这个过程中，它们不能与容器或周围的任何东西发生相互作用或接触，否则它们将熔化容器——就好比要把太阳放入一个气罐中。
在地球上，人类已经实现核聚变，那就是热核炸弹。但这种聚变反应一旦开始，就不可能再遏制，只需几分之一秒就会释放出毁灭性的巨大能量。正因如此，聚变科学家的目标是建造一种能够安全地产生稳定电流的设备，让聚变产生的磅礴巨能变成潺潺流水，输送到人类社会的每个角落。
几十年来，科学家一直在探索两种主要方法来实现可控核聚变。一种称为磁约束，需要让热等离子体悬浮在磁壳内。这种方法很难，它需要一个能够容纳但不接触热气的大容器。另一种方法称为惯性约束，使用激光挤压微小的氢燃料颗粒，直到它们发生失控的聚变反应。这个过程与核武器相似，这也是为什么第一次成功产生净能量的实验是在核武器实验室进行的。但遗憾的是，截至目前，这两种方法的相关研究、实验，距实际应用仍相当遥远。（孙欣祺/编译整理）
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快照生成时间：2024-02-09 08:45:09
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