核聚变

核聚变和核裂变的原理是什么？两者谁的威力更大？核聚变是指将两个或多个轻元素核合并成一个重元素核的过程。在核聚变反应中，两个原子核靠近并融合成一个新的核，释放出能量。核聚变的能量来源于原子核的质量差异，其中一部分质量转化成能量并释放。核聚变反应需要高温、高压和高密度的环境才能进行，通常需要使用强大的磁场和激光束来控制反应过程。目前，核聚变反应已被应用于核电站、实验室和太阳等自然现象的研究。核裂变是指将一个重元素核分裂成两个或更多的轻元素核的过程。在核裂变反应中，原子核被撞击后发生裂变，并释放出大量的能量和中子。核裂变的能量也来源于原子核的质量差异，其中一部分质量转化成能量并释放。核裂变反应在核武器和核电站中被广泛应用。在核武器中，核裂变反应释放出大量的能量，产生爆炸和辐射。而在核电站中，核裂变反应被用于产生热能，驱动涡轮发电机产生电力。总的来说，核聚变和核裂变的威力都非常大，但是它们在不同的应用领域有着不同的优缺点。核聚变的优点是能够产生更多的能量，而且所需的燃料更加丰富，如氢等。然而，目前尚未开发出可行的商业化核聚变反应堆，研发成本较高，技术难度大。而核裂变的优点是技术已经相对成熟，能够在较短时间内释放出大量能量，但是所需的燃料稀缺，而且会产生较大的辐射和核废料问题。因此，核聚变和核裂变在不同的应用场合有各自的优缺点，没有哪一个比另一个更加威力强大。需要根据实际需求和安全考虑进行选择和应用。

从三者的不同点进行区分，具体如下：一、三者的实质不同：1、核裂变的实质：由重的原子核（主要是指铀核或钚核）分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。2、核聚变的实质：由质量小的原子，主要是指氘，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用3、人工转变的实质：用快速粒子（天然射线或人工加速的粒子）穿入原子核的内部使原子核转变为另一种原子核的过程。二、三者的原理不同：1、核裂变的原理：裂变释放能量是与原子核中质量－能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。2、核聚变的原理：核聚变，即轻原子核（例如氘和氚）结合成较重原子核（例如氦）时放出巨大能量。因为化学是在分子、原子层次上研究物质性质，组成，结构与变化规律的科学，而核聚变是发生在原子核层面上的，所以核聚变不属于化学变化。3、人工转变的原理：粒子撞击。三、三者的释放的能量不同：1、核裂变释放的能量：核裂变就是一个大质量的原子核分裂成两个比较小的原子核，在这个变化过程中都会释放出巨大的能量。2、核聚变释放的能量：核聚变就是小质量的两个原子核合成一个比较大的原子核，会释放很多的能量。3、人工转变释放的能量：小于核裂变释放的能和核聚变释放的能量。核裂变一定要有核子轰击。核子轰击轰击才能将原子核分裂成两个比较小的原子核。参考资料来源：百度百科-核裂变参考资料来源：百度百科-核聚变参考资料来源：百度百科-核裂变和核聚变参考资料来源：百度百科-原子核的人工转变

核聚变和核裂变的原理是什么？谁的威力大核聚变是指将两个或多个轻元素核合并成一个重元素核的过程。在核聚变反应中，两个原子核靠近并融合成一个新的核，释放出能量。核聚变的能量来源于原子核的质量差异,其中一部分质量转化成能量并释放。核聚变反应需要高温、高压和高密度的环境才能进行，通常需要使用强大的磁场和激光束来控制反应过程。目前，核聚变反应已被应用于核电站、实验室和太阳等自然现象的研究。核裂变是指将一个重元素核分裂成两个或更多的轻元素核的过程。在核裂变反应中，原子核被撞击后发生裂变，并释放出大量的能量和中子。核裂变的能量也来源于原子核的质量差异，其中一部分质量转化成能量并释放。核裂变反应在核武器和核电站中被广泛应用。在核武器中，核裂变反应释放出大量的能量，产生爆炸和辐射。而在核电站中，核裂变反应被用于产生热能，驱动涡轮发电机产生电力。总的来说，核聚变和核裂变的威力都非常大，但是它们在不同的应用领域有着不同的优缺点。核聚变的优点是能够产生更多的能量，而且所需的燃料更加丰富，如氢等。然而，目前尚未开发出可行的商业化核聚变反应堆，研发成本较高，技术难度大。而核裂变的优点是技术已经相对成熟，能够在较短时间内释放出大量能量,但是所需的燃料稀缺，而且会产生较大的辐射和核废料问题。因此，核聚变和核裂变在不同的应用场合有各自的优缺点，没有哪一个比另一个更加威力强大。需要根据实际需求和安全考虑进行选择和应用。

核裂变就是相对原子质量大的分裂成相对原子质量小的。聚变是多个相对原子质量小的聚合成一个相对原子质量大的。裂变一般指铀的同位素，聚变一般指氢的同位素。之所以他们会产生很高的当量，因为他们在核反应后他们的质量减少了，这些减少的质量转换成能量。质能方程：E=m*c*c,E是能量 单位焦耳（J） M是质量 单位千克（Kg） C是光速 C=3*10^8

我简单而且暴力的回复你，其实我们说到的核裂变还有核聚变他们两者的区别不大，因为他们其实全部都是属于核反应，只不过因为他们两者的能量释放形式存在有一定的差异而已，我了解到的最新消息是，我们想象很复杂的事情包括东西，他其实是非常容易而且简单理解的，核裂变的原理并不复杂，事实上，它是用中子轰击裂变材料的重原子核，被轰击后，这些重核将分裂成两到三个轻核。同时，它将释放两到三个中子，这将轰炸其他重核，因此在很短的时间内释放出巨大的能量，这个过程被称为连锁反应，就像从一个变成两个，从两个变成四个，从四个变成八个。一克铀完全裂变后的能量相当于2．5吨标准煤，但核裂变释放巨大能量后产生的核废料具有很强的辐射，因此，现在世界上所有国家都在花时间开发不带核辐射的可控核聚变技术。因为核聚变反应和核裂变反应正好相反。核裂变是重核分裂成轻核，而核聚变将轻核结合成重核释放能量，可控核聚变的能量远大于可控核裂变，并且不会产生核辐射，人类早就掌握了无法控制的核聚变技术，制造了氢弹。氢弹内部也有原子弹，因为只有原子弹爆炸时刻的高温高压才能使聚变材料成功地进行核聚变。因此，氢弹在爆炸后辐射，而目前的可控核聚变研究使用托卡马克装置产生高温高压来代替原子弹的点火功能，因此未来的核聚变反应堆将没有辐射，世界上的每种物质都处于不稳定状态，有时会分裂或合成成另一种物质，所以物质他无论是分裂的还是合成的，都会产生一定的能量。关于核聚变与核裂变的科学原理一样吗两者有什么区别的问题，今天就解释到这里。

我是学核物理的 核聚变

氢弹是核聚变还是核裂变氢弹既涉及核聚变又涉及核裂变，是一种结合了两种核反应的武器，因此氢弹是核聚变与核裂变相结合的巧妙设计。氢弹，也被称为热核武器，是一种强大而可怕的杀伤性武器。它引发了核聚变和核裂变两种不同的核反应，通过这种巧妙的设计，氢弹获得了比传统核武器更高的威力。核聚变和核裂变的基本原理：核聚变是指轻原子核在高温高压条件下融合成更重的原子核，释放出巨大的能量。核裂变是指重原子核在被中子轰击时分裂成两个较轻的原子核，也伴随着能量的释放。在氢弹中，核聚变是主要的能量来源。为了实现核聚变反应，氢弹采用了核裂变作为引发器或触发器。这意味着氢弹中使用的是核裂变武器（如原子弹）来提供引爆和释放能量的初始条件。当引发器爆炸时，它产生的高温和高压环境引发了氢弹中的核聚变反应。氢弹内部的聚变材料，通常是氘和氚的同位素，开始融合成氦，同时释放出巨大的能量。这种核聚变反应所释放的能量比核裂变反应大得多。通过核聚变反应，氢弹释放出的能量不仅比传统核裂变武器更强大，而且聚变反应所需的聚变材料也更为丰富和容易获取。聚变材料中的氘和氚存在于水和氢等自然资源中，相对来说更加充足，这使得氢弹的制造相对可行。另外，值得一提的是，氢弹中的核裂变还起到了关键的引爆作用。核裂变武器作为引发器产生的能量和中子能够提供核聚变反应所需的高温和高压环境。这种结合使得氢弹能够实现核聚变，从而释放出更强大的爆炸能量。总结起来，氢弹是一种既涉及核聚变又涉及核裂变的复杂武器系统。

主要区别在于：1、裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，核聚变是核裂变相反的核反应形式。2、核聚变释放的能量比核裂变更大。3、与裂变对比，聚变无高端核废料，可不对环境构成大的污染。聚变：由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦）。中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来，大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。裂变：只有一些质量非常大的原子核像铀(yóu)、钍(tǔ)和钚（bù）等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1千克铀-238的全部核的裂变将产生20,000兆瓦小时的能量(足以让20兆瓦的发电站运转1,000小时)，与燃烧至少2000吨煤释放的能量一样多。扩展资料：原理：核聚变即轻原子核（例如氘和氚）结合成较重原子核（例如氦）时放出巨大能量。因为化学是在分子、原子层次上研究物质性质，组成，结构与变化规律的科学，而核聚变是发生在原子核层面上的，所以核聚变不属于化学变化。热核反应，或原子核的聚变反应，是当前很有前途的新能源。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（参见核聚变）。热核反应是氢弹爆炸的基础，可在瞬间产生大量热能，但尚无法加以利用。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，即可实现受控热核反应。这正是在进行试验研究的重大课题。受控热核反应是聚变反应堆的基础。聚变反应堆一旦成功，则可能向人类提供最清洁而又是取之不尽的能源。核裂变核裂变释放能量是与原子核中质量－能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。然而，很多这类重元素的核一旦在恒星内部形成，即使在形成时要求输入能量(取自超新星爆发)，它们却是很稳定的。不稳定的重核，比如铀-235的核，可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定核时，也能触发裂变。由于裂变本身释放分裂的核内中子，所以如果将足够数量的放射性物质(如铀-235)堆在一起，那么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变，其中每一个至少又触发另外两个核的裂变，依此类推而发生所谓的链式反应。这就是称之为原子弹(实际上是核弹)和用于发电的核反应堆(通过受控的缓慢方式)的能量释放过程。参考资料：百度百科-核裂变百度百科-核聚变

因为释放的都是粒子的旋转动能！

当然是核裂变，现在全世界最顶尖的实验室在研究可控核聚变，核聚变还不能被利用，除非是氢弹。利用核聚变提供能量是未来的研究方向。顺便告诉你个消息，美国近几天已经在用最强激光来控制核聚变，取得了很大突破。最佳答案给我吧，我告诉了你最新消息哦

核裂变典型的有235U+n→236U→135Xe+95Sr+2n235U+n→236U→144Ba+89Kr+3n

做核武器

区别如下：一、概念不同1、核裂变核裂变，又称核分裂，是指由重的原子核分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见，热中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子，中子再去撞击其它铀-235原子，从而形成链式反应。2、核聚变核聚变又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应。核是指由质量小的原子，主要是指氘，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用。二、原理不同1、核裂变裂变释放能量是与原子核中质量－能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。2、核聚变核聚变，即轻原子核（例如氘和氚）结合成较重原子核（例如氦）时放出巨大能量。因为化学是在分子、原子层次上研究物质性质，组成，结构与变化规律的科学，而核聚变是发生在原子核层面上的，所以核聚变不属于化学变化。三、起源不同1、核裂变莉泽·迈特纳和奥托·哈恩同为德国柏林威廉皇帝研究所的研究员。作为放射性元素研究的一部分，迈特纳和哈恩曾经奋斗多年创造比铀重的原子（超铀原子）。用游离质子轰击铀原子，一些质子会撞击到铀原子核，并粘在上面，从而产生比铀重的元素。用其他重金属测试了自己的方法，每次的反应都不出所料，一切都按莉泽的物理方程式所描述的发生了。可是一到铀，这种人们所知的最重的元素，就行不通了。整个20世纪30年代，没人能解释为什么用铀做的实验总是失败。最后，奥多想到了一个办法：用非放射性的钡作标记，不断地探测和测量放射性的镭的存在。如果铀衰变为镭，钡就会探测到。2、核聚变核聚变程序于1932年由澳洲科学家马克·欧力峰所发现。随后于1950年代早期，他在澳洲国立大学成立了等离子体核聚变研究机构。扩展资料：实例：1、核裂变：例如核电厂的铀裂变，热中子轰击铀原子会放出2到4个中子，中子再去撞击其它铀原子，从而形成链式反应而自发裂变。撞击时除放出中子还会放出热，如果温度太高，反应炉会熔掉，而演变成反应炉熔毁造成严重灾害，因此通常会放控制棒（中子吸收体）去吸收中子以降低分裂速度。2、核聚变：太阳就是靠核聚变反应来给太阳系带来光和热；人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。

听起来相反不代表结果不一样——比如从北京到石家庄，可以先往西再往南走，也可以先往南再往西走，而这西和南就完全是两个方向，但都能过去；再者，还是从北京到石家庄，可以不坐火车而开车出发，也可以不开车而坐火车出发，这两种方式就更加相反的过程了。至于核裂变和核聚变，楼上已经讲得很清晰了。何况听起来相反不代表就真的相反到一个释放能量一个吸收能量，说白了就是还没那么相反。

核聚变是生成新的质量更重的原子核，并伴随巨大能量释放。核裂变是生成质量更小的原子核，如原子弹爆炸

都是原子核反应

原子核的分裂与合成都能释放大量的能量，这个没有为什么，这是物理规律，也许是错的，也许是对的，就看你能不能推翻它。

核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变......，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。比原子弹威力更大的核武器是氢弹，就是利用核聚变来发挥作用的。核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程。只有较轻的原子核才能发生核聚变，比如氢的同位素氘、氚等。核聚变也会放出巨大的能量，而且比核裂变放出的能量更大。太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程，它的光和热就是由核聚变产生的。

要说原理，其实都是核反应。核反应有什么原理呢？就和化学反应一样，核反应是物质原子核在彼此接近到一定距离(1fm，百万亿分之一米的数量级)的时候，核力作用导致组成原子核的核子(质子与中子)重排，从而生成新的元素，新的物质。化学反应也是这样，不过化学反应是库仑力作用，电子重排而已。和化学的放热、吸热反应一样，并不是所有的聚变都释放能量，也不是所有的裂变都吸收能量。怎么看聚变或裂变到底是释放或吸收能量呢？这主要是看反应前后各核子的比结合能变化，这是一个标志，比如：D+T→α+n，氘氚聚变成氦，就是释放能量，He-4是偶偶核，核子比结合能很低，比D、T每个核子的平均比结合能低，所以释放能量；但是如果它们是聚变成He-3，奇偶核，则反应就要吸收能量了。裂变也是一个道理。严格地说来，裂变和聚变并没有本质的区别，只是核反应之后，聚变产物的原子核的原子序数升高了；而裂变则相反。

核聚变和核裂变的原理是什么？核聚变是指将两个或多个轻元素核合并成一个重元素核的过程。在核聚变反应中，两个原子核靠近并融合成一个新的核，释放出能量。核聚变的能量来源于原子核的质量差异，其中一部分质量转化成能量并释放。核聚变反应需要高温、高压和高密度的环境才能进行，通常需要使用强大的磁场和激光束来控制反应过程。目前，核聚变反应已被应用于核电站、实验室和太阳等自然现象的研究。核裂变是指将一个重元素核分裂成两个或更多的轻元素核的过程。在核裂变反应中，原子核被撞击后发生裂变，并释放出大量的能量和中子。核裂变的能量也来源于原子核的质量差异，其中一部分质量转化成能量并释放。核裂变反应在核武器和核电站中被广泛应用。在核武器中，核裂变反应释放出大量的能量，产生爆炸和辐射。而在核电站中，核裂变反应被用于产生热能，驱动涡轮发电机产生电力。总的来说，核聚变和核裂变的威力都非常大，但是它们在不同的应用领域有着不同的优缺点。核聚变的优点是能够产生更多的能量，而且所需的燃料更加丰富，如氢等。然而，目前尚未开发出可行的商业化核聚变反应堆，研发成本较高，技术难度大。而核裂变的优点是技术已经相对成熟，能够在较短时间内释放出大量能量，但是所需的燃料稀缺，而且会产生较大的辐射和核废料问题。因此，核聚变和核裂变在不同的应用场合有各自的优缺点，没有哪一个比另一个更加威力强大。需要根据实际需求和安全考虑进行选择和应用。

1. 核裂变：核裂变是一种核反应过程，其中一个大的原子核分裂为两个或更多的较小核，同时释放大量的能量。这个过程通常伴随着中子的释放，这些中子可以引发更多的核裂变，形成链式反应。核裂变是核能发电和原子弹的基础。2. 核聚变：核聚变是两个或两个以上的小原子核合并形成一个更大的原子核的过程，同时也会释放出大量的能量。太阳和其他恒星的能量主要来源于核聚变，其中氢原子核通过聚变反应转变为氦原子核。核聚变被认为是未来清洁、可持续能源的一种可能来源，但是在地球条件下控制和利用核聚变仍然是科学和工程的重大挑战。3. 人工转变：人工转变是指通过人为的方式改变原子核的类型或数量，从而改变元素的性质。这可以通过加速器将粒子打入原子核，或者使用核反应堆或核爆炸来实现。例如，镭-226可以通过α衰变转化为氡-222，这是一种自然发生的放射性转变。而人工转变可以通过将中子打入铀-238，将其转变为铀-239，然后通过β衰变转变为钚-239，这就是生产核武器和反应堆燃料的过程。

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核聚变原理是：在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦），中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来。大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。这是一种核反应的形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。核聚变是核裂变相反的核反应形式。扩展资料：如果要实现核聚变发电，那么在核聚变反应堆中，需要将作为反应体的氘-氚混合气体加热到等离子态，也就是温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚，让原子核能自由运动，这时才可能使裸露的原子核发生直接接触，这就需要达到大约10万摄氏度的高温。由于所有原子核都带正电，按照"同性相斥"原理，两个原子核要聚到一起，必须克服强大的静电斥力。两个原子核之间靠得越近，静电产生的斥力就越大，只有当它们之间互相接近的距离达到大约万亿分之三毫米时，核力（强作用力）才会伸出强有力的手，把它们拉到一起，从而放出巨大的能量。

因为聚变释放更多能量而目前核聚变还是不可控的而核电站要考虑安全问题所以目前使用的是核裂变氢弹是为了造成更大的杀伤太阳的聚变于太阳表面的元素和亿万年来的演变有关

均为物理变化。核裂变由重的原子核（主要是指铀核或钚核）分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见，热中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子，中子再去撞击其它铀-235原子，从而形成链式反应。核聚变由质量小的原子，主要是指氘，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用。扩展资料：核反应按其本质来说是质的变化，但它和一般化学反应有所不同。化学反应只是原子或离子的重新排列组合，而原子核不变。因此，在化学反应里，一种原子不能变成另一种原子。核反应乃是原子核间质点的转移，致使一种原子转化为它种原子，原子发生了质变。核反应的能量效应要比化学反应的大得多。核反应能常以兆电子伏计量，而化学反应能一般只有几个电子伏。例如：核反应不是通过一般化学方法所能实现的，而是用到很多近代物理学的实验技术和理论。首先要用人工方法产生高能量的核“炮弹”，如氦原子核、氢原子核、氘原子核等，利用这些“炮弹”猛烈撞击别的原子核，从而引起核反应。参考资料来源：百度百科-核聚变参考资料来源：百度百科-核裂变参考资料来源：百度百科-核反应

核裂变。核电站是利用原子核裂变反应释放出能量，经能量转化而发电的。核裂变，又称核分裂，是指由重的原子核（主要是指铀核或钚核）分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见，热中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子，中子再去撞击其它铀-235原子，从而形成链式反应。扩展资料原理：裂变释放能量是与原子核中质量－能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。然而，很多这类重元素的核一旦在恒星内部形成，即使在形成时要求输入能量(取自超新星爆发)，它们却是很稳定的。不稳定的重核，比如铀-235的核，可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定核时，也能触发裂变。由于裂变本身释放分裂的核内中子，所以如果将足够数量的放射性物质(如铀-235)堆在一起，那么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变，其中每一个至少又触发另外两个核的裂变，依此类推而发生所谓的链式反应。这就是称之为原子弹(实际上是核弹)和用于发电的核反应堆(通过受控的缓慢方式)的能量释放过程。参考资料来源：百度百科-核裂变参考资料来源：百度百科-核电站

核裂变发电

目前，世界各地的核电站都利用核裂变的原理，在这个过程中，一个原子分裂成更小的原子，同时释放出能量，然后用来驱动其他东西。 核聚变则是和核裂变完全相反的过程，但它也能产生巨大的能量。（虽然核聚变、核裂变、核衰变都释放核能，但衰变释放的能量不多，所以很少考虑利用） 如果你明白原理的话，你很快就会发现，在发电方面，聚变实际上比裂变更好。 核聚变发电的优势 首先，核聚变比裂变需要更少的燃料，最重要的是，聚变是用氘(氢的一种同位素)作为燃料，这在自然界中是相当丰富的。 相比之下，裂变所需的燃料(铀、钚或钍)很难获得，而且贵得离谱！ 此外，与裂变不同，聚变不会产生任何放射性废料，它只产生氦原子作为副产品，我们可以用各种方式利用它。 你在商场门口买的气球，很有可能就是氦气球，而且氦现在也变得稀缺，我们要登月的一个原因就是想要月球上的氦。 另外，由于聚变不会像裂变那样产生失控的连锁反应，所以在聚变的情况下，实际上不存在熔毁（核反应堆因无法及时冷却而熔化造成的损毁）的风险。 那么问题来了，既然聚变这么好，在很多方面都优于裂变，为什么我们不利用核聚变来产生能量呢? 虽然我们利用聚变制造了氢弹，但是要利用它来发电，还有很长的路要走。其实有很多原因导致我们到现在都没法利用聚变，让我们来看看其中的一些吧: 能量需求高，材料消耗大 我们无法利用核聚变产生的能量的最大原因之一，是因为它对能量的要求高得令人难以置信。 我们知道核聚变需要一个初始的“点燃”反应，而这个初始反应需要至少1亿摄氏度的温度，这是太阳核心温度的6倍多。 现在，实验核聚变反应堆确实存在，而且正在发挥作用，但它消耗的能量远远超过产生的能量。 如果给核聚变提供的能量超过我们从它那里获得的能量，运行一个核反应堆就变得没有任何意义。 同时，我们不仅需要一种特殊的材料，当它被加热到1亿摄氏度时不发生变化，最重要的是，需要大量的液氦来保持整个装置的冷却。 难以维持和容纳聚变反应 核聚变反应一旦开始，就需要大量的额外能量来维持。因此，我们应该在最初的反应中产生足够多的能量，从而帮助其它原子聚变。除此之外，我们需要一个非常复杂和密集的设置来容纳整个反应。 在这里要提的是，现在中国在这方面技术处于世界领先水平，全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）已实现1亿摄氏度等离子体运行。 EAST由一个甜甜圈形状的真空室组成，气体被泵入这个腔体，电流通过中心，使气体带电并形成等离子体，这种等离子体由很强的磁场容纳在腔内。 等离子体的形成是一个突破，因为这就是我们想要的，但是等离子体的导电性很高。本质上，它会形成自己的电流和磁场，因为它在周围快速移动，从而破坏了试图把它容纳在腔内的磁场，所以很难使其稳定安全。 另外，聚变反应产生的高能中子撞击反应堆壁，反应堆中面向等离子体的那一层叫做第一壁，这种辐射使大多数通常用于钢铁中的合金元素具有放射性。 所以即使技术上实现了核聚变，也很难找到合适的材料来维持和容纳这样的极端条件。 最后 由于切尔诺贝利、福岛等核事故的发生，而且“核”总是和原子弹、氢弹毁灭世界扯上关系，导致核能带给公众的都是“辐射危险”。 虽然现在核电站没有用核聚变发电主要还是技术问题，但技术的没法突破很大原因是资金。 因为任何与核能有关的东西通常很难让大众接受，所以很难得到大笔资金的支持，这种对技术和材料要求高的东西肯定要花不少钱。 说实话，核能(裂变或聚变)是我们今天能获得的“最清洁”和最安全的能源之一。 然而，要使核聚变成为技术上和经济上可行的过程，我们可能还需要几年时间。 一旦核聚变的能量被开发和控制，我们就再也不用担心能源耗尽了……永远！

核电站是实现核裂变能转变为电能的装置。 核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。 1、 压水堆核电站　　以压水堆为热源的核电站。它主要由核岛和常规岛组成。压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体，一回路系统，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统，其形式与常规火电厂类似。 2、 沸水堆核电站　　以沸水堆为热源的核电站。沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。沸水堆与压水堆同属轻水堆，都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点。它们都需使用低富集铀作燃料。 　　沸水堆核电站系统有：主系统（包括反应堆）；蒸汽给水系统；反应堆辅助系统等。 3、重水堆核电站　　以重水堆为热源的核电站。重水堆是以重水作慢化剂的反应堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。重水堆可用轻水或重水作冷却剂，重水堆分压力容器式和压力管式两类。 　　重水堆核电站是发展较早的核电站，有各种类别，但已实现工业规模推广的只有加拿大发展起来的坎杜型压力管式重水堆核电站。 4 、快堆核电站　　由快中子引起链式裂变反应所释放出来的热能转换为电能的核电站。快堆在运行中既消耗裂变材料，又生产新裂变材料，而且所产可多于所耗，能实现核裂变材料的增殖。 　　目前，世界上已商业运行的核电站堆型，如压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆等都是非增殖堆型，主要利用核裂变燃料，即使再利用转换出来的钚-239等易裂变材料，它对铀资源的利用率也只有1％—2％，但在快堆中，铀-238原则上都能转换成钚-239而得以使用，但考虑到各种损耗，快堆可将铀资源的利用率提高到60％—70％。

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核电厂发电是用核裂变。核电站是利用核裂变或核聚变反应所释放的能量产生电能的热力发电厂。由于控制核聚变的技术障碍，目前商业运转中的核能发电站都是利用核裂变反应而发电。核电站在台湾称做“核能发电厂”或简称“核电厂”，在中国称作“核电站”。核电站属于高效率的能源建设，对于温室气体、二氧化碳排放几乎是零。核电站建设成本高昂，技术需求高，养护成本亦高，因此各国大多向富有经验之厂商（例如美商GE）购置全套设备。在控制良好且周边紧急应对系统完善的情况下，核电站其实是相当安全的设施。欧日美等先进国虽对于核电站已具有一定的管理经验，亦曾发生数次核泄漏事故（尤以2011年3月因海啸引发的福岛核事故），造成全球对于核安的疑虑。扩展资料1、核电站发电原理现在使用最普遍的进元核电站大都是压水反应堆核电站，它的工作原理是：用铀制成的核燃料在反应堆内进行裂变并释放出大量热能；高压下的循环冷却水把热能带出，在蒸汽发生器内生成蒸汽；高温高压的蒸汽推动汽轮机，进而推动发电机旋转。2、组成部分核电站一般分为两部分：利用原子核裂变生产蒸汽的核岛（包括反应堆装置和回路系统）与利用蒸汽发电的常规岛（包括汽轮发电机系统）。核电站使用的核燃料一般是放射性重金属铀-235或钚。参考资料来源：百度百科-核电站

目前的科学研究氢元素是比较稳定的元素，而且地球上的氢元素也非常多。比较容易提取。

没办法，他就需要这样的方式表达才会获得优质，如果你也答的是对的，但是你答的是笼统的一整片，没有分段也算你是错的。

你想造氢弹？

估计理论上有一定基础了！呵呵

目前，可行性较大的可控核聚变反应装置就是托卡马克装置---环流器。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字Tokamak 来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。 （1）.核聚变释放的能量比核裂变更大（2）.无高端核废料，可不对环境构成大的污染（3）.燃料供应充足，地球上重氢有10万亿吨（每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油） 反应要求极高，技术要求极高。从理论上看，用核聚变提供部分能源，是非常有益的。但目前人类还没有办法，对它们进行较好的利用。（对于核裂变，由于原料铀的储量不多，政治干涉很大，放射性与危险性大，核裂变的优势无法完全利用。截至2006年，核能（核裂变能）发电占世界总电力约15%。说明了核裂变的应用的规模之大，更能说明优势比核裂变更大的核聚变能源前景更加光明。科学家们估计，到2025年以后，核聚变发电厂才有可能投入商业运营。2050年前后，受控核聚变发电将广泛造福人类。 ）

托卡马克(Tokamak)核聚变是一种利用磁约束来实现受控的核聚变。它的名字Tokamak来源于环形(toroidal)、真 空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克核聚变的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。

可行性较大的可控核聚变反应装置是托卡马克装置。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字Tokamak 来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。我国也有两座核聚变实验装置。当四个氢原子在高温下靠得很近时，四个质子会撞到一起时，其中两个会发生衰变，释放出两个反中微子和正电子，变成中子。这两个正电子会与原子核外电子相互湮灭，形成两个光子；剩下的一共有两个中子、两个质子和两个电子，恰好形成一个氦原子。绝大多数恒星都是通过质子的衰变而发出光芒，这在日常生活中用途也很大

聚变反应的反应物需要加热到很高的温度，剧烈的热运动使原子核有足够的动能克服库仑斥力，在碰撞的时候发生聚变反应。一旦发生聚变反应就会放出大量的热，大量的热来不及散，以后不需要加热都会使反应继续进行下去，而且无法控制。所以目前可以用聚变反应制造氢弹达到巨大的破坏作用，但是不能利用它发电，因为发电需要控制反应的速率。目前只能在实验室控制，还不能应用于工业。现在实验室中已经可以控制了,目前主要的几种可控核聚变方式： 超声波核聚变 激光约束（惯性约束）核聚变 磁约束核聚变（托卡马克 托卡马克(Tokamak)是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字 Tokamak 来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。 托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。 惯性约束是一种实现核聚变的方法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体，装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压（反作用力是一种惯性力，靠它使气体约束，所以称为惯性约束），就像喷气飞机气体往后喷而推动飞机前飞一样，小球内气体受挤压而压力升高，并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度（大概需要几十亿度）时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。这种爆炸过程时间很短，只有几个皮秒（1皮等于1万亿分之一）。如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去，所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站。原理上虽然就这么简单，但是现有的激光束或粒子束所能达到的功率，离需要的还差几十倍、甚至几百倍，加上其他种种技术上的问题，使惯性约束核聚变仍是可望而不可及的。

聚变反应的反应物需要加热到很高的温度，剧烈的热运动使原子核有足够的动能克服库仑斥力，在碰撞的时候发生聚变反应。一旦发生聚变反应就会放出大量的热，大量的热来不及散，以后不需要加热都会使反应继续进行下去，而且无法控制。所以目前可以用聚变反应制造氢弹达到巨大的破坏作用，但是不能利用它发电，因为发电需要控制反应的速率。 目前只能在实验室控制，还不能应用于工业。 现在实验室中已经可以控制了,目前主要的几种可控核聚变方式： 超声波核聚变 激光约束（惯性约束）核聚变 磁约束核聚变（托卡马克 托卡马克(Tokamak)是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字 Tokamak 来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。 托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。 惯性约束是一种实现核聚变的方法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体，装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压（反作用力是一种惯性力，靠它使气体约束，所以称为惯性约束），就像喷气飞机气体往后喷而推动飞机前飞一样，小球内气体受挤压而压力升高，并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度（大概需要几十亿度）时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。这种爆炸过程时间很短，只有几个皮秒（1皮等于1万亿分之一）。如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去，所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站。

聚变反应需要高温，一个聚变反应释放出的能量很少，也是放出一些中子，这种小规模的核聚变反应还是可以借助人为的方法避开高温获得的，但如果要是大量的，就必须热核反应，使聚变反应变成一个自持的反应，就是自己维持自己的反应，就像烧火一样，煤要烧起来的话，一部分燃烧了，这部分燃烧产生的能量又影响到另外一部分温度提高了，另一部分又燃烧了，能量越多，煤燃起来的就越来越旺。聚变也是同样的性质，一个聚变了之后，能够放出一些中子，同时也产生一些能量，靠本身的聚变提供热的能量，维持温度。但这个温度要维持到一个很高的温度才能够维持热核聚变反应，温度要达到好几百万个摄氏度才能发生聚变反应，当少于这个温度的时候，聚变一会儿就熄灭了，就像烧火一样，火烧的不旺一会儿就灭了。这么高的高温，人为和其他的办法很难达到，只有靠原子核的裂变。聚变有一个好处就是没有核污染，而裂变有核污染。

核聚变要比核裂变复杂、困难得多。而可控核聚变又要比制造氢弹难得多。先说一下历史上可控核聚变碰到的难题:主要是温度。因为氘核是带电的，由于库仑力的存在，很难把它们凑一块儿，而聚变主要靠强核力，但是核子之间的距离小于10fm时才会有核力的作用。要凑那么近，肯定需要极高的温度(粒子动能)来克服库仑力。所需温度的理论值是5亿6千万K，但后来修正为1亿K左右，因为之前主要是用平均动能来算的，而实际上很多粒子的动能大于平均动能。可1亿K也不是好玩的，有什么材质的容器能顶得住1亿K啊?况且还不能使聚变材料降温。上世纪50年代，美国佬跟欧洲佬先开始尝试和总结。目前我们使用的几种可控核聚变方式:超声波核聚变、激光约束(惯性约束)核聚变、磁约束核聚变(托卡马克)。目前世界上最常用就是托卡马克磁约束装置，Tokamak来源于拉丁文的环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)，就是利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。至于这个装置具体怎么做，以后再聊。目前的难题:Q值(输出功率与输入功率之比)的提高。因为Q值小于1的话，其实就是亏了，这种聚变将没有任何经济效益。而如果想要Q值大，最简单的办法就是增加单次核聚变的材料，可这样的话，对能量吸收和控制装置的要求就高了。目前估计各大国已经把Q值做到1.5以上了。还有两个难题，这是目前各国都还没有解决的。1、就是持续不间断地提供高温所需的能量。Q值1.5意味着:产出150吨TNT当量的能量，就要投入100吨TNT当量的能量，而且还是持续的!就像大片里的那样:一台科幻设备一开动，整个城市的灯都灭了。2、即使能够持续供电。但你投入的是1个电，而它产生的却是1.5的热及辐射等。而如果把它转化成电的话，如果转化率小于66%的话，还是亏了。目前全球在这一技术上还没有突破。另外，2006年9月28日，中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST(HT-7U超导托卡马克)首次成功完成放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。

磁约束（magnetic confinement），用磁场来约束等离子体中带电粒子的运动。主要为可控核聚变提供理论与技术支持，其主要形式为托卡马克装置与仿星器装置。基本原理磁约束的基本原理是带电粒子在磁场中受的洛伦兹力。物理原理氘、氚等较轻的原子核聚合成较重的原子核时，会释放大量核能，但这种聚变反应只能在极高温下进行，任何固体材料都将熔毁。因此，需要用特殊形态的磁场把由氘、氚等原子核及自由电子组成的一定密度的高温等离子体约束在有限体积内，使之脱离器壁并限制其热导，这是实现受控热核聚变的重要条件。工作原理两端呈瓶颈状的磁力线，因瓶颈处磁场较强（也称作磁镜）能将带电粒子反射回来 ，从而限制粒子的纵向（沿磁力线方向）移动，使粒子在作回旋运动的同时，不断地来回穿梭，被约束在两端的磁镜之间，但是仍有一部分其轨道与磁力线的夹角小于某值的带电粒子会逃逸出去。为了避免带电粒子的流失，曾经把磁力线连同等离子体弯曲连接成环形；后来又改进为呈8字形的圆环形磁力线管，称为仿星器；实验上现最有成效的磁约束装置是托卡马克装置，又称环流器，它是环形螺线管，其中的磁力线具有螺旋形状。相关装置托卡马克环流器（即tokamak，音译为托卡马克）。它的名字来源于环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnet）、线圈（kotushka）。是目前性能最好的一种磁约束装置。（下面是环流器的图）环流器仿星器为了避免带电粒子的流失，科学家曾经把磁力线连同等离子体弯曲连接成环形。后来又改进为呈8字形的圆环形磁力线管，称为仿星器。尽管托卡马克被认为是人类未来最具有实用价值的可控核聚变装置，但仿星器也得到了世界不少科学家的研究兴趣。仿星器最早是由 Lyman Spitzer发明的并且在第二年建成，它在50-60年代曾十分流行。德国科学家认为，仿星器可能是最适合未来核聚变电厂的类型。德国正在建造的世界上最大的仿星器实验室被命名为Wendelstein X-7。行业活动2014年9月4-5号，中国磁约束核聚变第二次战略研讨会在西安召开。会议形成共识，要加快制定我国磁约束核聚变技术路线图，进一步明确目标，提出具体的解决方案，深入研究支持措施和对策。[1] 2014年3月15-16日，首次磁约束核聚变能发展研究战略研讨会在北京召开。会议分析了磁约束核聚变能研究国际动态、我国磁约束核聚变能专项部署情况、研究基础和进展，从国内两大托卡马克装置能力提升、聚变堆设计研究、等离子体物理理论与实验、聚变材料、安全与防护、高校人才培养的效果评估与模式等方面对我国磁约束核聚变能发展战略进行了研讨。

大家知道，物质由分子构成，分子由原子构成，原子中的原子核又由质子和中子构成，原子核外包覆与质子数量相等的电子。质子带正电，中子不带电。电子受原子核中的正电的 吸引，在"轨道"上围绕原子核旋转。不同元素的电子、质子数量也不同，如氢和氢同位素都只有1个质子和1个电子，铀是天然元素中最重的原子，有92个质子和92个电子。核聚变是指由质量轻的原子，在超高温超高压条件下，发生原子核互相聚合作用，生成较重的原子核，并释放出巨大的能量。核聚变又称为热核聚变。例如，氢的同位素氘和氚的原子聚合生成氦原子。核聚变所释放的能量是核裂变的百倍。1千克氘全部聚变释放的能量相当11000吨煤炭。氢在自然界存在3种同位素，也就是氕、氘 （重氢）、氚（超重氢）。它们的原子结构参见图1.氘和氚聚合生成氦的示意见图2.图1.氢在自然界存在的三种同位素图2.氘-氚聚合反应示意图利用氢的核聚变原理，人类早已实现了氘氚核聚变---氢弹爆炸，但氢弹是不可控制的核聚变，瞬间能量释放只能给人类带来灾难。如果能让氢核聚变反应按照人们的需要，长期持续释放，就能利用氢核聚变所释放的能量来发电，为人类提供最清洁而又是取之不尽的能源。现在不是已经有了利用釉裂变的原子能发电站了吗，为什么还要搞氢核聚变发电站呢？这是因为氢核聚变基本上没有放射性污染，核裂变却是核污染可怕。就从经济上看，制取1千克浓缩铀的费用是1.2万美元,而制取1千克氘的费用只有300美元；一座百万千瓦的核聚变电站，每年耗氘量只需304千克；而一座百万千瓦裂变式核电站，需要30-40吨核燃料；因此氢核聚变发电具有极大的优势。大家知道，质量轻的原子核之间的静电斥力最小，也最容易发生聚变反应，所以人类要实现核聚变的物质一般是首先选择氢的同位素氘和氚。氢是宇宙中最多的，也是最轻的元素，它在自然界中存在的同位素有氕、氘 、氚。在氢的同位素中，氘和氚之间的聚变最容易，氘和氘之间的聚变就困难些，氕和氕之间的聚变就更困难了。因此人们在考虑聚变时，先考虑氘-氚之间 的聚变，后考虑氘-氘之间的聚变。要可控制地利用核聚变作为清洁能源，根据实现起来的易难程度和核污染轻重程度，科学家认为，有三类核聚变人类是可以控制利用的。“第一代”核聚变是氢的核聚变（氘氚聚变和氘氘聚变）。这类核聚变的实现起点较低，释放出来的少量中子可以被控制和利用，是一种最便宜的清洁能源。现在全世界的科学家都在设法实现的，就是这种可控的氢核聚变。“第二代”核聚变是氘和氦3的反应。这个反应本身不产生中子，但是可能出现的氘氘反应会产生中子，只是中子的总量非常非常少。这类核聚变更清洁了，但实现起点也高了。“第三代”核聚变是让氦3跟氦3反应。这种聚变完全不会产生中子，是最清洁最安全的。当然，这种核聚变要实现可控就更困难了。要知道，虽然在理论上是最简单的，但是可控氘-氚聚变还没有完全实现呢。2.氢核聚变的原料氢核聚变要用的材料是氘和氚。氘在海水中的含量还是比较高的，只需要通过精馏法取得重水，然后再电解重水就能得到氘。氘很容易获得，尽管氘-氘反应也是氢核聚变的一种形式，但是产生氘-氘反应所需要的点火温度很高，科学家现在还实现不了。另外，氘-氘反应太猛烈了，科学家只能在实验室条件下做一次性的实验，现在还谈不上控制氘-氘反应，很难让它链式反应下去。还好，人们发现了氘-氚反应的烈度要小很多，它的反应速度仅仅是氘-氘反应的100分之一，而点火温度反倒低得多，很适合人类在现有条件下的研究和利用。氚不同于氘，氚是地球上最稀有的元素，由于氚的半衰期只有12到26年，所以在地球诞生之初的氚早已衰变得无影无踪了。现在人类所用的氚都是人工制造而非天然提取的。氚是地球上最贵的东西之一，一克氚价值超过30万美元。这么贵的原料，用作核聚变发电显然是无法接受的，幸好人们可以利用锂来获得氚。锂元素在地球上的资源非常丰富。一方面海水中就含有足够的氯化锂。另一方面，中国是世界锂资源最丰富的国家，碳酸锂矿产丰富。从这些锂盐中很容易分离出锂。锂的2种同位素，锂-6和锂-7，在被中子轰击之后，就会裂变，其产物都是氚和氦。所以，人们只要将锂的靶件植入重水反应堆中，就可以方便地获得氚。在氢核聚变反应堆内，氚和氘反应后，除了形成一个氦原子核之外，还有一个多余的中子，并且能量很高。人们只需要在核聚变的反应体之内保持一定比例的锂原子浓度，那么中子就会轰击锂核，促使锂核裂变，产生一个新的氚。这个氚则继续参与氚-氘反应，继而产生新的中子。于是，链式反应就形成了。所以，理论上讲，人们只需要向反应堆内提供两种原料，即氘和锂，就能实现氘-氚聚变反应，并且能维持这种聚变反应。氘在自然界取之不尽。从1升海水里提取的氘，在聚变反应中所释放的能量，相当于燃烧300升汽油。如果把自然界的氘和氚全部用于聚变反应，释放出来的能量足够人类使用100亿年。与核裂变相比，氘和氚的聚变能量是一种安全、核污染很低、原料成本低廉的能源。3.可控氢核聚变的实现方法之一，磁约束核聚变（托卡马克）氢的聚变反应在太阳上已经持续了近50亿年，至少还可以再燃烧50亿年。在其它恒星上，也几乎都在燃烧着氢的同位素氘和氚。根据这个事实不难知道，人们要在地球上实现氘-氚聚合反应，就得用太阳的温度点火起步。太阳中心温度达到1500万摄氏度，在太阳内部还存在巨大的压力，这种高温高压才能使氢核聚变不间断地进行。在地球上没办法获得巨大的压力，只能通过提高温度来弥补，这就是说，在地球上要温度近亿度才能实现氢核聚变。那么，如何点火开始氢的核聚变呢，如何让聚变后产生的近亿摄氏度的等离子体能够长时间地保持在反应堆里，使聚变反应稳定持续地进行下去呢。仅靠地球上的物质材料是做不到的这些的，怎么办？在20世纪50年代，当时的苏联科学家阿齐莫维齐等人首先提出磁约束核聚变的方法并发明了托卡马克装置。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候，托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，不仅能把氢的等离子体约束住，而且能把它加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字托卡马克Tokamak来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。参见图3.图3.托卡马克装置示意图1954年，第一个托卡马克装置在原苏联库尔恰托夫原子能研究所建成。70年代初，在苏联T3托卡马克上获得超过1000万度的等离子体，国际上很快形成了较大规模的以托卡马克为主流的磁约束研究方向。那时，世界上只有苏联、美国、法国和日本这4个国家利用小型的托卡马克做核聚变研究工作。中国的西南物理研究院于1984年建成中国环流器一号(HL-1），这也是用来研究等离子体的装置。后来，解体的苏联于1990年赠送给我国一套纵向超导托卡马克实验装置T-7，在此基础上，中国于1995年建成超导装置HT-7，这已是一个中型的聚变研究装置。经不断改进，HT-7已成为一个宠大的实验系统。它包括超导托卡马克装置本体、大型超高真空系统、大型计算机控制和数据采集处理系统、大型高功率脉冲电源及其回路系统、全国规模最大的低温氦制冷系统、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热系统以及数十种复杂的诊断测量系统。它在以后的实验中，取得若干具有国际影响的重大科研成果。特别是在2003年3月31日，实验取得了重大突破，获得63.95秒的等离子体放电，在当时世界领先。2007年5月24日，在欧盟总部布鲁塞尔，中国、欧盟、美国、韩国、日本、俄罗斯和印度7方代表共同草签了《成立国际组织联合实施国际热核聚变反应堆（ITER Tokamak ）计划的协定》，这是一项国际协作的协定，当时计划历时35年，其中建造阶段10年、运行和开发利用阶段20年、去活化阶段5年，耗资46亿欧元。这7国的科学家决心共同打造这个“人造太阳”，要实现可控核聚变。ITER Tokamak是一个超大型的氢核聚变反应堆，其主要组件包括：---真空室。用于盛放等离子体，并将反应室置于真空中。---中性束注入器（离子回旋系统）。将加速器释放的粒子束注入等离子体中，以便将等离子体加热到临界温度。---磁场线圈（极向环形）。用于产生超导磁体，用磁场来约束、定型和抑制等离子体。---变压器和中央螺线管。为磁场线圈供电。---冷却设备（冷冻机、低温泵）。用于冷却磁体。---包层模块 。由锂制成，用于吸收核聚变反应中的热量和高能中子。---收集器 。排出核聚变反应中的氦产品。ITER Tokamak磁约束核聚变的作用机制和实现过程大致是这样的：---核聚变反应堆加热氘和氚燃料的气流，使之形成高温的等离子体。接下来，反应堆的磁约束力对等离子体施加压力，继而发生核聚变。---启动核聚变反应所需的电能约为 70 兆瓦特，但该反应所产生的电能约为 500 兆瓦特。---核聚变反应要求至少持续 300 到 500 秒（最终将形成持续的核聚变反应）。---等离子体反应室外部的锂包层将吸收核聚变反应中释放的高能中子，从而产生更多的氚燃料。在高能中子的作用下，这些包层也会被加热。---水冷回路将热量转移至热交换器，最终形成蒸气。---蒸气将被重新压缩成水，以便让热交换器吸收反应堆中的更多热量。ITER Tokamak的设计结构参见图4，核聚变发电系统设计参见图5.ITER Tokamak 的建设目的之一，是研究和测试可控的持续的核聚变反应可行性。计划在2019年实现磁约束等离子体，2026—2027年实现氘-氚聚变反应，在ITER装置上的研究工作至少要持续到2039年。二是，最终将ITER装置转变为一座可以运行的核聚变发电站。

就是利用一个原子去分裂成多个原子（这是在很短的时间内完成的），这个过程就被称为核裂变，因为核裂变的过程中具有放射性，所以核裂变也会被用于核导弹这一类军事武器。

http://baike.baidu.com/view/22214.html?wtp=tt 里面很详细

核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料，当然也不产生温室气体，基本不污染环境。 　　利用核能的最终目标是要实现受控核聚变。裂变时靠原子核分裂而释出能量。聚变时则由较轻的原子核聚合成较重的较重的原子核而释出能量。最常见的是由氢的同位素氘（读"刀"，又叫重氢）和氚（读"川"，又叫超重氢）聚合成较重的原子核如氦而释出能量。核聚变较之核裂变有两个重大优点。一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘，经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍，可以说是取之不竭的能源。至于氚，虽然自然界中不存在，但靠中子同锂作用可以产生，而海水中也含有大量锂。　　第二个优点是既干净又安全。因为它不会产生污染环境的放射性物质，所以是干净的。同时受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续地稳定进行，所以是安全的。　　目前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。按照目前技术水平，要建立托卡马克型核聚变装置，需要几千亿美元。　　另一种实现核聚变的方法是惯性约束法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体，装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压（反作用力是一种惯性力，靠它使气体约束，所以称为惯性约束），就像喷气飞机气体往后喷而推动飞机前飞一样，小球内气体受挤压而压力升高，并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度（大概需要几十亿度）时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。这种爆炸过程时间很短，只有几个皮秒（1皮等于1万亿分之一）。如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去，所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站。　　原理上虽然就这么简单，但是现有的激光束或粒子束所能达到的功率，离需要的还差几十倍、甚至几百倍，加上其他种种技术上的问题，使惯性约束核聚变仍是可望而不可及的。　　尽管实现受控热核聚变仍有漫长艰难的路程需要我们征服，但其美好前景的巨大诱惑力，正吸引着各国科学家在奋力攀登。

目前主要的几种可控核聚变方式： 超声波核聚变 激光约束（惯性约束）核聚变 磁约束核聚变（托卡马克） 托卡马克（Tokamak）是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字 Tokamak 来源于环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、线圈（kotushka）。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室（有点像轮胎），外面缠绕着多组一定形态的线圈。真空室内充入一定气体，在灯丝的热电子或者微波等预电离手段的作用下，产生少量离子，然后通过感应或者微波、中性束注入等方式，激发并维持一个强大的环形等离子体电流。这个等离子体电流与外面的线圈电流一起，产生一定的螺旋型磁场，将其中的等离子体约束住，并使其与外界尽可能地绝热。这样，等离子体才能被感应、中性束、离子回旋共振、电子回旋共振、低杂波等方式加热到上亿度的高温，以达到核聚变的目的。相比其他的磁约束受控核聚变方式，托卡马克的优势地位的建立来源于前苏联的T-3托卡马克的实验结果。1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届等离子体物理和受控核聚变研究国际会议上，阿齐莫维齐宣布在苏联的T-3托卡马克上实现了电子温度 1 keV，质子温度 0.5 keV，nτ=10的18次方m-3.s，这是受控核聚变研究的重大突破，在国际上掀起了一股托卡马克的热潮，各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。其中比较著名的有：美国普林斯顿大学由仿星器-C改建成的 ST Tokamak，美国橡树岭国家实验室的奥尔马克(Ormark)，法国冯克奈-奥-罗兹研究所的 TFR Tokamak，英国卡拉姆实验室的克利奥(Cleo)，西德马克斯-普朗克研究所的 Pulsator Tokamak。

出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛导语： 煤、石油、天然气，这些人类赖以生存的不可再生能源，终有一天将被耗尽，人类社会会停止发展吗？答案是否定的，因为存在这样一种大科学装置，未来只需200公斤的重水和锂就能支撑上海一年的用电量！ 这不是科幻，这是承载着人类能源希望的 “人造太阳”托卡马克。它像太阳一样产生无穷、永久的清洁能源，为此，中科院SELF讲坛联合墨子沙龙邀请到中国工程院李建刚院士进行深度解读。---专家介绍--- 李建刚：中国工程院院士，中科院等离子体物理研究所研究员，中国科技大学教授，中国磁约束聚变专家委员会召集人 ，《plasma science & technology》主编，长期从事聚变研究，在超导托卡马克工程系统的设计、关键技术、建设、集成、科研等方面取得了多项重大成果，人造太阳 受控的核聚变装置。什么是人造太阳？托卡马克又是什么？ 李建刚院士做了这样一个类比：电影《钢铁侠》里，钢铁侠胸前可发巨大光束的离子发射器其实就是一个人造太阳。由于仿造原理是太阳内部的热核聚变反应，所以称之为“人造太阳”。当把装置内的气体加热到上亿度之后，它会发生巨变进而产生巨大的能量。而这种受控的核聚变装置叫托卡马克（Tokamak），名字来源于环形（Toroidal）、真空室（Kamera）、磁(Magnet)、线圈(Kotushka)。 可大规模生产的无限量清洁能源。人造太阳有上亿度的温度，若要把它装进普通的容器里，在顷刻之间就能烟消云散。于是科学家想到一个办法——用磁的方法将这团上亿度的等离子体火球悬浮起来，在不与容器周边的材料接触的条件下，进行加热、控制，进而成为“太阳”。 然而，现实操作却异常复杂。 首先，悬浮起这团等离子体的火球不是普通的磁场，而是比地球南北极的磁场还要高两万倍以上的一个巨大磁场。 有了磁场还不够，还要考虑悬浮所需的燃料。好在，这种燃料并不难获得。李建刚院士指出，这种燃料是氢的同位素——氘和氚，它们在海水里含量大，资源无限丰富。而且聚变之后的产物就是能源中子和氦气，完全不含其他高放的废料。从这个角度来说，人造太阳作为资源来说是无限的而且绝对清洁，是可以大规模生产的。关于聚变电站的原理，李院士说，首先得有一个类似笼子的磁体外壳（磁笼子），把它形成一个等离子体，用超高温物体使它加热到上亿度，从而能产生氦和中子。中子跑到包层材料中使它加热，加热之后通过水使它转换成蒸汽，通过蒸汽发电。 中国的聚变之路过去50年，聚变的发展虽然不如计算机一样家喻户晓，但成绩还是非常可观。尤其是在一些发达国家，例如欧洲、美国和日本，他们在一些大装置上都同时实现了可控的核聚变。 其实在很多年前，中国也开始做核聚变，托卡马克最早是苏联人的发明，在90年代初期，中国用价值400万人民币的羽绒服、瓷器和上好的家具在他们手里换来了1800万卢布的托卡马克装置。我们花了一年半的时间把它全部拆掉，又花了两年的时间把它装起来，在这上面做了大量的实验，成绩很不错，在其他国家聚变反应时间只能维持2、3秒钟的时候，我们的装置能多维持60秒钟。 也许有人会问，为什么聚变时间这么短，只有两三秒钟？ 李院士说，因为磁笼子是用常规的铜线制作的，耗能大，但未来发电不可能只在弹指之间，必须是长久的、稳定的，所以我们大胆设想，降低温度使电阻为零，那么消耗的能量也变为零，我们便能够轻易得到聚变能量。听起来很容易，但实际操作并不简单。 造出一个太阳？难难难，难于上青天！科学家们遇到的第一个难点是超导。为了可以长久的、稳定发生聚变反应，就要实现电阻为零，要实现电阻为零，必须进行超导。什么是超导？就是把上亿度的磁笼子悬浮在-269度的这样一个圆环里面。 第二个难点是，一旦聚变发生，会产生强烈的冲击波，即使被悬浮起来，它同样与周边材料有强相互作用。所以对可控范围和时间要求务必精确到零点几毫米零点几毫秒以下，否则一旦偏心，什么都将付之一炬。 解决第一个难点，首先需要用线圈使它悬浮起来，控制它处于中心位置不偏离。其次，装置内要保持真空减少能量损失，内部一共有5层真空，类似一个超大的保温炉，这样才能实现一亿度和-269度的结合。 解决第二个难点的思路是从材料上下手。在聚变装置里面，汇集了当今世界的各种极致技术，而采用的材料，也是世界上最硬的一种合金——钨合金。在上亿度的空间里既要悬浮起来，还要同时防止冲击波，难度可见一斑。 30年孤岛苦钻研，为什么中国一定要做？东方超环李建刚院士感叹道，从能源的需求上来说，中国比任何一个国家都更加需要能源。虽然我们没有发达国家那么雄厚的资金和研究基础，但几任国家领导人都坚持我们必须做下去。 李建刚院士最早接触到这个项目的时候，国内经济不像现在这样景气，即使在全球范围内，从事这个研究的人也很少，但在10年间，李建刚院士和他的团队还是突破了诸多难点，创造了几秒钟几百万度等离子体放电的纪录。 在九五大工程时，“人造太阳”这个提议在国内100多个提议中胜出。“人造太阳”计划要率先在全世界实现一个全超导的托卡马克——东方超环。保证它能稳定持久的进行放电，中心温度比太阳内部还要高五到六倍。虽然在当时，这个计划还只是验证了实验的可行性。 只有实验可行性明显是不够的。1985年冷战时期，里根和戈尔巴乔夫共同提议要在地球上建一个人造太阳，这个提议是要验证聚变的工程可行性。经过谈判，一共有七方参加，欧盟出资45%，中国、日本、美国、韩国、印度各出资9%，总耗资100亿欧元。这是中国当时参加的最大的一个国际合作项目。 通过这个项目，现在国内的企业发展得非常好，在西安拥有了全世界技术最先进，规模最大，产量最高的超导公司，一年生产150吨线圈短样，可用于满足航母起落架的需求。在山西，太钢钢铁集团现在能年产15000吨的耐强辐射不锈钢材料。虽然现在离聚变实现还有一段距离，但通过国际合作，中间过程的这些技术都能很好地应用于国民经济当中。 未来中国的聚变到底怎么做？60年内实现商用聚变到底什么时候能实现？ 李建刚院士表示，希望在十年之后建造中国自己的工程堆来演示发电，在50年到60年间能够商用化。目前已经有了初步的聚变堆设计图，它外表看起来像一只大鹏，象征着人类追求聚变的梦想，也象征着中华民族腾飞的梦想。经过今后二三十年的努力，这个中国制造的人造太阳将会冉冉升起。 李建刚院士提起，自己在上大学的时候便拥有这样一个梦想，那就是在他有生之年造出一个人造太阳。 “美国、欧洲、日本，他们都是发达国家，它们被过去文明的光芒所照耀，但这个世界上还有很多地方是黑暗沉寂的。作为一个中国人，我希望人造太阳最好而且必须建在中国，不仅为我们国家提供长期发展的能源，还要照亮世界上其他没有被文明照亮的地方！”“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。

聚变反应的反应物需要加热到很高的温度，剧烈的热运动使原子核有足够的动能克服库仑斥力，在碰撞的时候发生聚变反应。一旦发生聚变反应就会放出大量的热，大量的热来不及散，以后不需要加热都会使反应继续进行下去，而且无法控制。所以目前可以用聚变反应制造氢弹达到巨大的破坏作用，但是不能利用它发电，因为发电需要控制反应的速率。 目前只能在实验室控制，还不能应用于工业。 现在实验室中已经可以控制了,目前主要的几种可控核聚变方式： 超声波核聚变 激光约束（惯性约束）核聚变 磁约束核聚变（托卡马克 托卡马克(Tokamak)是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字 Tokamak 来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。 托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。 惯性约束是一种实现核聚变的方法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体，装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发，受它的反作用，球面内层向内挤压（反作用力是一种惯性力，靠它使气体约束，所以称为惯性约束），就像喷气飞机气体往后喷而推动飞机前飞一样，小球内气体受挤压而压力升高，并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度（大概需要几十亿度）时，小球内气体便发生爆炸，并产生大量热能。这种爆炸过程时间很短，只有几个皮秒（1皮等于1万亿分之一）。如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去，所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站。

托卡马克核聚变，也称超导托卡马克可控热核聚变（EAST）、超导非圆截面核聚变实验，核物理学重要理论之 一，也是核聚变实现的重要途径之一。托卡马克核聚变是海水中富含的氕、氘在特定环境和超高温条件下使其实现核聚变反应，以释放巨大能量，世界各国科学家为已在20世纪中叶开始相关研发。 基本介绍 中文名 ：托卡马克核聚变 外文名 ：Tokamak 性质 ：核聚变 发明时间 ：20世纪50年代 概念解读,优势,超导技术在EAST中的运用,研发背景,基本原理,实验装置,超导磁系统,真空室,冷屏与外真空杜瓦,面对电浆部件,装置技术诊断系统,低温系统,高功率电源系统,真空抽气系统,低杂波电流驱动系统,总控与数据采集系统,中国EAST,电浆物理所成立,探索新能源过程,EAST装置的主机部分,EAST装置研制过程,EAST的建设和投入运行,新一代EAST,实验突破, 概念解读 托卡马克(Tokamak)核聚变是一种利用磁约束来实现受控的核聚变。它的名字Tokamak来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。 托卡马克核聚变 托卡马克核聚变的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的电浆加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。 优势 相比其他方式的受控核聚变，托卡马克拥有不少优势。1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届电浆物理和受控核聚变研究国际会议上，阿齐莫维齐宣布在苏联的T-3托卡马克上实现了电子温度1keV，质子温度0.5keV，nτ=10的18次方m-3.s，这是受控核聚变研究的重大突破，在国际上掀起了一股托卡马克核聚变的热潮，各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。其中比较著名的有：美国普林斯顿大学由仿星器-C改建成的STTokamak，美国橡树岭国家实验室的奥尔马克(Ormark)，法国冯克奈-奥-罗兹研究所的TFRTokamak，英国卡拉姆实验室的克利奥(Cleo)，西德马克斯-普朗克研究所的PulsatorTokamak。 超导技术在EAST中的运用 占发电量比重较大的核电站就是在控制之下的裂变能利用。托卡马克核聚变，通过约束电磁波驱动，创造氘、氚实现聚变的环境和超高温，并实现人类对聚变反应的控制。受控热核聚变在常规托卡马克装置上已经实现。但常规托卡马克装置体积庞大、效率低，突破难度大。上世纪末，科学家们把新兴的超导技术用于托卡马克核聚变，使基础理论研究和系统运行参数得到很大提高。 研发背景 能源是社会发展的基石。以煤炭、石油、天然气等化石能源替代柴薪的第一次能源革命带来了社会经济的飞速发展。然而这些宝贵的资源就这样被燃烧掉，同时造成了严重的污染。据估 计，一百年后地球上的化石能源将会面临枯竭。面对着即将来临的能源危机，人类有了一个共同的梦想—寻求一种无限而清洁的能源来实现人类的持续发展。 托卡马克核聚变研究举步维艰，根本原因是轻元素原子核的聚合远比重元素原子核的分裂困难。原子核之间的吸引力是很大的，但原子核都带正电，又互相排斥，只有当两个原子核之间的距离非常接近，大约相距只有万亿分之三毫米时，它们的吸引力才大于静电斥力，两个原子核才可能聚合到一起同时放出巨大的能量。因此，首先必须使聚变物质处于等离子状态，让它们的原子核完 *** 露出来。然而，两个带正电的原子核越互相接近，它们之间的静电斥力也越大。只有当带正电的原子核达到足够高的动能时，这需要几千万甚至几亿摄氏度的高温，它们的碰撞才有机会使它们非常接近，以致产生聚合。 1933年，人们用加速器使原子核获得所需的动能，在实验室实现了核聚变。可是从这样的核聚变中得到的能量比加速器消耗的能量要小得多，根本无法获得增益的能量。1952年，美国用核子弹爆炸的方法产生高温，第一次实现了大量氘、氚材料的核聚变。但这种方法的效果是，在极短时间内使核聚变释放出巨大能量，产生强烈爆炸，即氢弹爆炸。人类要和平利用核聚变，必须是可以控制的聚变过程。核聚变反应比较切实可行的控制办法是，通过控制核聚变燃料的加入速度及每一次的加入量，使核聚变反应按一定的规模连续或有节奏地进行。因此，核聚变装置中的气体密度要很低，只能相当于常温常压下气体密度的几万分之一。另外，对能量的约束要有足够长的时间。 二战末期，前苏联和美、英各国曾出于军事上的考虑，一直在互相保密的情况下开展对核聚变的研究。几千万、几亿摄氏度高温的聚变物质装在什么容器里一直是困扰人们的难题。 1954年，第一个托卡马克装置在原苏联库尔恰托夫原子能研究所建成。当人们提出这种磁约束的概念后，磁约束核聚变研究在一些方面的进展顺利，氢弹又迅速试验成功，这曾使不少国家的核科学家一度对受控核聚变抱有过分乐观的态度。但人们很快发现，约束电浆的磁场，虽然不怕高温，却很不稳定。另外，电浆在加热过程中能量也不断损失。经过了二十多年的努力，远未达到当初的乐观期望，理论上估计的电浆约束时间与实验结果相差甚远。人们开始认识到核聚变问题的复杂和研究的艰难。在这种情况下，苏、美等国感到保密不利于研究的进展，只有开展国际学术交流，才能推进核聚变的深入研究。另外，磁约束核聚变与热 核武器在科学技术上没有重大的重叠，而且其商业套用的竞争为时尚早。于是，1958年秋在日内瓦举行的第二届和平利用原子能国际会议上达成协定，各国互相公开研究计画，并在会上展示了各种核聚变实验装置。自这次会议后，研究重点转向高温电浆的基础问题，从二十世纪六十年代中到七十年代，各国先后建成了很多实验装置，核聚变研究进入了一个新的 *** 期，人们逐渐了解影响磁约束及造成能量损失的各种机理，摸索出克服这种不稳定性及能量损失的对策。随着核聚变研究的进展，人们对受控核聚变越来越有信心。 基本原理 核能是能源家族的新成员，包括裂变能和聚变能两种主要形式。裂变能 是重金属元素的核子通过裂变而释放的巨大能量。受控核裂变技术的发展已使裂变能的套用实现了商用化，如核 (裂变)电站。裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。聚变能是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核并释放出的能量。目前开展的受控核聚变研究正是致力于实现聚变能的和平利用。其实，人类已经实现了氘氚核聚变--氢弹爆炸，但那是不可控制的瞬间能量释放，人类更需要受控核聚变。维系聚变的燃料是氢的同位素氘和氚，氘在地球的海水中有极其丰富的蕴藏量。经测算，1升海水所含氘产生的聚变能等同于300升汽油所释放的能量。海水中氘的储量可使人类使用几十亿年。特别的，聚变产生的废料为氦气，是清洁和安全的。因此，聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。这就是世界各国尤其是已开发国家不遗余力竞相研究、开发聚变能的根本原因。 受控热核聚变能的研究主要有两种--惯性约束核聚变和磁约束核聚变。前者利用超高强度的雷射在极短的时间内辐照氘氚靶来实现聚变，后者则利用强磁场可很好地约束带电粒子的特性，将氘氚气体约束在一个特殊的磁容器中并加热至数亿摄氏度高温，实现聚变反应。 托卡马克(Tokamak)是前苏联科学家于20世纪50年代发明的环形磁约束受控核聚变实验装置。经过近半个世纪的努力，在托卡马克上产生聚变能的科学可行性已被证实，但相关结果都是以短脉冲形式产生的，与实际反应堆的连续运行有较大距离。超导技术成功地套用于产生托卡马克强磁场的线圈上，是受控热核聚变能研究的一个重大突破。 超导不可能束缚高速带电粒子。假设两个距离很近的质子，往不同方向飞出，要同时束缚这两个质子，超导产生的磁场必须在很小的空间内有一个180度的方向改变。即便是超导体内的电子是悬浮的，也不可能实现这种磁场。磁场如果距离超导有一定的距离，不但难以在空间上发生突变，在时间上也难灵活改变。如果一个质子要飞出反应釜，磁场必须约束质子，可是质子一但改了方向，磁场要约束质子，也必须改方向。通俗地说，一个质子溜著超导体内的全部电子玩。电子本身是有质量的。电子要形成一个灵活的磁场，电子速度（速率和方向）就要不停的变。最后的结果就是超导体温度迅速增加，超导效果消失，质子飞出反应釜。 实验装置 “超导托卡马克核聚变”实验包括一个具有非圆小截面的大型超导托卡马克实验装置和低温、真空、水冷、电源及控制、数据采集和处理、波加热、波驱动电流、诊断等子系统。其中超 导托卡马克装置是本项目的核心。而超导托卡马克装置又包括超导纵场与极向场磁体系统、真空室、冷屏、外真空杜瓦及面对电浆部件等部件。承担各部件设计的工程技术人员，在充分集思广益、充分发挥创新能力的基础上,借鉴国际上同类装置的经验,通过一丝不苟的努力工作，目前各项工作的进展呈良性循环---设计推动了预研工作的进行，预研工作的结果又使设计得到进一步最佳化。 超导磁系统 超导纵场与极向场磁系统是HT-7U超导托卡马克的关键部件，结构复杂、技术难点多、难度大、涉及的不确定因素多。科研人员经过一轮又一轮的设计、计算和分析，对多种方案进行比较、最佳化，目前超导导体的设计已进入最后的实验选型阶段；线圈的设计已完成试验线圈的设计与绕制及原型线圈的设计；低温下高强度线圈盒的设计已完成各种可能工况下的力学分析与计算、传热分析与计算、电磁分析计算以及线圈盒焊接时的温升对超导线圈性能影响的试验等工作；低温冷却回路的设计已完成热的分析与计算及冷却参数的最佳化；超导导体接头已完成多种方案的设计、研制与试验，并确定了最终的结构形式；超低温绝缘子的研究已完成最终的设计与试制，进入批量制造阶段；超导线圈的真空压力浸渍的工艺研究在国内电绝缘的归口单位---桂林电科所及中科院北京低温中心的密切配合下已完成超低温绝缘胶的配方的研究，正在完成超低温绝缘胶真空压力浸渍的最终工艺试验。超导极向场的线圈位置最佳化和电流波形最佳化，使之既能满足双零和单零的偏滤器位形的要求，又能满足限制器位形的要求，这项工作经过反复的平衡计算与调试、比较，已经满足物理的要求，工程上线圈在装置上的位置以及线圈的截面形状均已确定。 真空室 真空室是直接盛装电浆的容器，除了要为电浆提供一个超高真空环境，要满足装置稳定运行时电浆对电磁的要求以及为诊断电浆的特性、电浆加热、真空抽气、水冷及加料对视窗的要求、中子禁止的要求、还要满足面对电浆部件定位和准直的要求。HT-7U真空室是双层全焊接结构，由于真空室离电浆近，电浆与真空室之间的电磁作用最直接，真空室上所受的电磁力最大，同时真空室要烘烤到250°C，因温度变化所产生的热变形大。设计人员考虑到以上这些因素，对真空室进行了所有可能工况下的多轮受力分析、电磁分析和传热计算，针对每一轮的计算结果对结构设计进行最佳化。目前已完成最新一轮满足各项要求的结构在各种工况下的静应力分析、模态分析、频率回响分析和地震回响分析，为设计的可靠性提供了充分的依据。真空室试验原型段的施工设计正在进行之中，真空室满足热胀冷缩要求的特殊支撑结构的试验平台正在制造过程中，真空室视窗所使用的各种异型波纹管的研制也在紧张的进行。 冷屏与外真空杜瓦 HT-7U的内外冷屏是超导磁体的热屏障，对维持超导磁体的正常运行发挥作重要作用。该部件的电磁分析、受力分析和传热分析的工作都已完成，对传热计算产生重要影响的表面辐射系数的测量已完成，目前该部件已进入工程设计的最后阶段，即将转入施工设计。外真空杜瓦是维持其内部的所有部件都处在基本无对流传热的真空环境中，因而是超导磁体与冷屏维持超低温的保证，同时也是其内部所有部件支撑的基础。该部件的力学分析和电磁分析已结束，施工设计已正式展开。 面对电浆部件 面对等离子体部件直接朝向电浆，其表面性质直接影响电浆杂质的返流和气体再循环，电浆的能量依靠面对电浆部件的冷却系统输运到托卡马克外。面对电浆部件相对电浆的位置的最佳化正与德国马普电浆所合作，利用他们的程式进行计算，已得出初步结果；直接面对电浆的石墨材料正与山西煤化所合作研究，开发参杂石墨与石墨表面的低溅射涂层，用于石墨材料各项性能试验的大功率电子枪和实验系统正在装修一新的实验室中调试；用于试验水冷结构和石墨性能的面对电浆部件的试验件已组装到HT-7超导托卡马克的真空室中，在即将进行的一轮试验中进行各项指标的测试。 装置技术诊断系统 装置技术诊断包括温度测量、应力应变测量、失超保护和短路检测等部分。温度测量从4.5k的液氦温度到350°C面对电浆部件的烘烤温度，要测的温度范围大，且要使用不同的方法。特别是超低温下的温度测量，其温度计的标定费用高，科研人员积极发挥创新的能力，自己开发了一套温度标定系统，且在该系统上进行了HT-7U所有低温温度计的标定。应力应变测量、短路检测和失超保护的探测及放大电路已设计并调试完毕，数据采集和处理的专用程式也已进入调试阶段。 低温系统 低温系统是超导托卡马克核聚变实验装置的关键外围设备之一。它必须保障装置的超导纵场磁体和极向场磁体顺利地从室温降温至3.8-4.6K,并能长达数月保冷，维持超导纵场磁体正常励磁和极向场磁体快脉冲变化的所需的致冷量。HT-7U超导托卡马克装置的低温系统的2KW/4.4K工程设计已全面展开，部分外购设备已到货且已安装到位。新增两只100m3的中压储气罐已安装就序，新增100m3的低压气柜也一稳稳地安放在低温车间的一角，新建压机站的五台崭新的螺杆压机被整齐地安装在低温车间中间，一台氦气干燥器、一台吸附器和两台滤油器已安装完毕。原俄罗斯赠送的OPG100/500二号制冷机的改造工作已经结束，德国FZK赠送的300W/1.8K制冷机的恢复施工即将开展。螺杆压机站的电控部分和气、水、油管线的施工正在紧张地进行。 高功率电源系统 担负著向托卡马克提供不同规格的高功率电源，实现能量传输、功率转换、运行控制等重要任务。为电浆的产生、约束、维持、加热，以及电浆电流、位置、形状、分布和破裂的控制提供必要的工程基础和控制手段。HT-7U纵场电源与极向场电源已完成了系统的分析、计算和方案的比较、最佳化。在设计过程中，科研人员本着保证性能、节约经费的原则，不仅在设计方案上结合本所的具体情况作多种设计相结合的方法，而且充分利用本所的技术储备，积极发挥创新的能力，自行开发重要设备。极向场电源的关键设备，大容量晶闸管、直流高压开关和爆炸开关等目前只能以很高的价格进口，经我所科研人员的努力已完成单元技术试验，正在进行样机的试制。 真空抽气系统 为电浆的稳定运行提供清洁的超高真空环境，为超导磁体正常运行提供真空绝热条件；充气系统则为真空室的壁处理和电浆放电提供工作气体。真空抽气系统完成了总体布局设计，抽速和抽气时间计算;主泵、主阀、测量系统的选择和配备;完成抽气系统主泵和予抽泵16台合计58万元订货。真空抽充气系统的保护和控制已完成最终方案的设计。 低杂波电流驱动系统 不断地给电浆补充能量，是保证托卡马克实现长脉冲稳态运行的重要手段，而离子回旋共振加热则是另一重要手段。HT-7U3.5兆瓦的低杂波系统已完成技术方案的设计，完成了波功率和相位监控、波系统的保护及波源的低压电源的方案设计，准备先期建设的1MW波系统的高压电源及波系统天线的试验件正在制造过程中。离子回旋共振加热已完成波系统的总体设计，确定了4MW/30-110Mhz的波系统方案；完成了波源设计，并正在建造一台1MW，脉冲可达1000秒的射频波源，预计2001年中建成并调试；已完成天线的调配系统设计，并正进行加工前的台面试验。 总控与数据采集系统 是对整个装置进行实时监测、控制与保护的分散式计算机网路系统。目前总控系统的安全巡检系统、中央控制系统、脉冲充气系统均已完成程式的设计，正在进行调试和预演；中央定时系统正在与国内相关单位合作研制，局域控制网正处于实施阶段。数据采集系统的VAX-CAMAC采集系统、PC-CA MAC采集系统、PC采集系统、VXI采集系统、分散式数据伺服器、数据检索系统和数据采集管理系统均已完成程式设计，正在进行诊断测量系统是一双双监视电浆的眼睛，给出电浆在不同的时间和空间的品质特性。除了HT-7上准备移到HT-7U上的诊断测量设备外，作为托卡马克上的最重要的测量系统之一的电磁测量系统正在进行物理上的计算和磁探针、单匝环、Rogowski线圈、逆磁线圈、鞍形线圈等测量线圈的设计，由美国德克萨斯大学赠送的新型CO2雷射器正在调试，它将用在HT-7U的远红外诊断上，其他诊断系统也在进行物理上的准备或设备上的准备。 中国EAST 中国在1956年制定的“十二年科学规划”中决定开展核聚变研究，经过不懈努力，到二十世纪八十年代，建成了中国环流器一号HL－1以及HT－6B、HT－6M等一批有影响的聚变研究 实验装置。 电浆物理所成立 中国科学院电浆物理研究所成立于1978年9月，主要从事高温电浆物理和受控热核聚变及其相关高技术研究，以探索、开发、解决人类无限而清洁的新能源为最终目的。它是中国最重要的核聚变研究基地之一，是世界实验室在中国设立的核聚变研究中心，也是国际受控热核聚变计画ITER中国工作组最重要的单位之一。 探索新能源过程 电浆所先后建造了中小型托卡马克HT-6B和HT-6M，以及超导托卡马克核聚变HT-7和全超导托卡马克核聚变EAST。目前尚在运行的HT-7超导托卡马克装置是中国第一个超导托卡马克，其实验研究取得了多项重大成果，是继法国之后第二个能产生分钟量级高温电浆放电的托卡马克装置。 EAST装置的主机部分 高11米，直径8米，重400吨，由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。其实验运行需要有大规模低温氦制冷、大型高功率脉冲电 源及其回路、大型超导体测试、大型计算机控制和数据采集处理、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热、大型超高真空、以及多种先进诊断测量等系统支撑。学科涉及面广，技术难度大，许多关键技术目前在国际上尚无经验借鉴。特别是EAST运行需要超大电流、超强磁场、超高温、超低温、超高真空等极限环境，从芯部上亿度高温到线圈中零下269度低温，给装置的设计、制造工艺和材料方面提出了超乎寻常的要求，其难度可见一斑。 EAST装置研制过程 电浆所发展了一系列高新技术，一些技术国际领先，并有着广泛的套用前景，如大型超导磁体、超高真空、偏滤器、超导导体生产等技术。还有一些独创 的技术得到国际同行专家的赞赏和借鉴 ，如将高温超导接头技术运用到托卡马克，并取得相当好的效果，极大地提高装置效率，目前该项技术已被国际ITER项目借鉴。 EAST的建设和投入运行 为世界近堆芯聚变物理和工程研究搭建起了一个重要的实验平台，为我国磁约束核聚变研究的进一步发展，提升中国磁约束聚变物理、工程、技术水平和培养高水平人才奠定了坚实基础。EAST是世界上唯一投入运行的全超导磁体的托卡马克装置，将为国际热核聚变实验堆（ITER）的建设及聚变能的发展做出了重要贡献。 新一代EAST 2006年9月28日，中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST首次成功完成放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温电浆放电。EAST成为世界上第一个建成 并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。核反应释放的能量相当于相同质量的物质释放的化学能的数十万倍至百万倍。核反应有核裂变、核聚变两种形式。一个重核在中子的轰击下分裂成高能碎片的反应叫做核裂变，主要反应物是稀少的放射性元素铀、钸等，如核子弹爆炸；两个轻核发生碰撞结合成重核的反应叫做核聚变，主要反应物为氢的同位素氘和氚，如氢弹爆炸、太阳发光发热等。 实验突破 2016年1月28日凌晨零点26分，中国科学院合肥物质科学研究院全超导托卡马克核聚变实验装置EAST成功实现了电子温度超过5千万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电，这是国际托卡马克实验装置上电子温度达到5000万度持续时间最长的电浆放电。该成果在未来聚变堆研究中具有里程碑意义，标志着我国在稳态磁约束聚变研究方面继续走在国际前列。目前，EAST已成为国际上稳态磁约束聚变研究的重要实验平台，其研究成果将为未来国际热核聚变实验堆ITER实现稳态高约束放电提供科学和工程实验支持，并将继续为我国下一代聚变装置—中国聚变工程实验堆前期预研奠定重要的科学基础。 2016年10月18日，据美国麻省理工学院官方网站讯息，该校科学家在阿尔卡特C-Mod (Alcator C-Mod) 托卡马克聚变反应堆实验中创造出新的世界纪录，电浆压强首次超过了两个大气压。鉴于高压电浆是实现可控核聚变的关键因素，这意味着人类距获得“取之不尽用之不竭”的清洁能源又近一步。在麻省理工学院服役23年的阿尔卡特C-Mod实验装置曾在2005年制造了1.77个大气压的世界纪录。此次，该装置的电浆压强达到2.05个大气压的新的世界纪录，其中电浆每秒发生300万亿次聚变反应。新纪录在该装置以往成绩的基础上提高了15%，对应的温度达到3500万摄氏度，约是太阳核心温度的两倍。 麻省理工学院阿尔卡特C-Mod装置内部 2016年11月2日讯息，中国科学院合肥物质科学研究院电浆所承担的国家大科学工程“人造太阳”实验装置EAST在第11轮物理实验中再获重大突破，获得超过60秒的稳态高约束模电浆放电。EAST因此成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。

科幻电影不过是一设想，当今还没有用钯来进行核反应的技术。核能的释放有重核裂变和轻核裂变两种。而容易发生裂变反应的核只有铀233，铀235，钚239，其它元素发生裂变反应很难。现在工业上核燃料主要是铀235。钯不适合用做核燃料。

现状：1.可以实现，但维持时间短2.可以实现，但高投入，低产出，投入产出比严重偏低

全超导托卡马克核聚变也叫超导托卡马克可控热核聚变（EAST）。超导托卡马克可控热核聚变，非圆截面核聚变实验，核物理学重要理论之 一，也是核聚变实现的重要途径之一。托卡马克核聚变是海水中富含的氕、氘在特定环境和超高温条件下使其实现核聚变反应，以释放巨大能量，世界各国科学家为已在20世纪中叶开始相关研发。托卡马克核聚变是一种利用磁约束来实现受控的核聚变。它的名字Tokamak来源于环形toroidal、真空室kamera、磁magnet、线圈kotushka。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克核聚变的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。全超导托卡马克核聚变未来的发展计划全超导托卡马克核聚变发展目标通过15年2006-2020的努力，使EAST成为中国磁约束聚变能研究发展战略体系中最重要的知识源头，使中国核聚变能开发技术水平进入世界先进行列。同时，积极参与国际合作，消化、吸收、掌握聚变堆关键科学与技术，锻炼队伍，培养人才，储备技术，使得中国有能力独立设计和建设或参与国际合作聚变能示范堆。HT-7装置是国际上正在运行的EAST投入正式运行之前第二大超导托卡马克装置，配合EAST的科学目标开展高温等离子体的稳态运行技术和相关物理问题的研究。其稳态高参数等离子体物理实验结果和工程技术发展对EAST，最终科学目标的实现和国际聚变研究都具有重要的直接意义。

近年来，大家经常听到中国科学院等离子体物理研究所的“东方超环”核聚变装置EAST刷新纪录的消息。例如，2021年5月28日，EAST实现了可重复的100秒、1.2亿度等离子体放电，引起了世界轰动。 然而，这些成果是怎么取得的呢？媒体一般不讲，因为普通人要看懂成果本身都已经不容易了，更何况科学原理。最近，我看到EAST的两代负责人李建刚院士和万元熙院士在中国工程院院刊《Engineering》的文章《东方超环托卡马克》，给出了详细的解读。 首先，EAST的基本定位是，世界上第一个全超导托卡马克。然后，它的目标并不是发生核聚变，放出能量。实际上，EAST做的只是放电，即制备和控制氢的等离子体。这个等离子体将来可以成为聚变的原料，但现在并没有发生聚变。人类现在的问题是对等离子体控制得不好，过不了多长时间能量就泄漏了。所以EAST的任务是研究如何把等离子体控制好，具体而言包括：一，演示超过1000秒的长脉冲偏滤器运行；二，实现数百秒的高约束模式运行；三，为未来聚变装置的关键科学和工程问题提供参考。 为实现这些目标，EAST开发了许多重要的技术，其中三种最关键的技术是：超导磁体系统、加热和电流驱动系统（heating and current drive, H&CD）、主动冷却偏滤器。下面分别来介绍一下。 一，超导磁体。EAST是全世界第一个在所有磁体上都使用超导材料的全超导托卡马克，包括提供纵场（toroidal field, TF）的线圈和用于等离子体控制（poloidal field, PF）的线圈。EAST超导磁体系统由16个TF线圈、6个PF线圈和6个中央螺线管（central soliloid, CS）线圈组成。EAST所有磁体都选用了铌钛合金（NbTi）作为超导材料。所有线圈均采用了导管内电缆（CICC）技术，以提供非常高的工作电流和足够的抗交流损耗能力。 在EAST运行的15年中，所有超导磁体都经历了不同的托卡马克运行模式，无一失败，证明了第一个完全使用超导磁体的托卡马克的运行质量和鲁棒性。 二，辅助加热。等离子体的有效加热和等离子体电流分布控制是聚变应用的必要条件。在过去的几十年里，以下四种主要的H&CD系统在托卡马克的研究中得到了广泛的应用：离子回旋共振加热（ICRH）、电子回旋共振加热（ECRH）、中性束流注入（NBI）和低杂波电流驱动（LHCD）。大多数H&CD系统是以短脉冲模式开发的，只能持续几秒钟。为了实现EAST的使命，需要新一代具有长脉冲（100~1000 s）的H&CD系统。 EAST研制出了总功率为34 MW的长脉冲H&CD系统，包括一套12 MW的连续波ICRH系统、一套8 MW的注入粒子能量为50~80 keV的NBI系统、一套140 GHz的4 MW ECRH系统、一套2.45 GHz的4 MW LHCD系统和一套6 MW LHCD 4.6 GHz系统。与其他托卡马克装置相比，EAST是唯一一个具有所有4种H&CD系统的长脉冲托卡马克装置，它可以提供不同加热方式和等离子体控制的灵活组合，以促进高性能稳态运行。EAST的H&CD系统在国际热核聚变实验堆（ITER）和其他大型稳态托卡马克的技术开发中发挥着关键作用，特别是EAST的实验经验可以为所有H&CD系统的测试提供一种集成的方法。 三，偏滤器。在长脉冲条件下，等离子体和壁之间发生的强烈相互作用，以及高热量和高粒子通量，给聚变反应堆带来严峻的挑战。对偏滤器靶来说尤其如此，因为偏滤器靶的最高热量和粒子通量都高于材料极限。为了实现目标，已经在EAST中使用了三代偏滤器。 第一代是完全主动冷却的掺杂石墨面向等离子体组件（PFC）和石墨偏滤器，它的连续热排出能力是2 MW m^(-2)。第二代是全钨偏滤器，其热流处理能力高达10 MW m^(-2)。 由于实验的迅速发展，EAST偏滤器靶板的热负荷将很快达到20 MW m^(-2)。为了满足未来的需求，我们选择了一种20 MW m-2超级蒸发冷却（hypervapotron）结构的平板（flat-tile）W/Cu偏滤器。该部件承受住了1000次20 MW m^(-2)的高热负荷辐照，其表面温度约为900 ，远低于ITER的结构。新的偏滤器于2021年年初在EAST安装，近半年来进行了长脉冲、高热流实验，未出现故障。进一步的实验将为未来的聚变反应堆提供可靠的经验。 介绍了这三种关键技术后，文章结尾的展望是： 拥有托卡马克核聚变研究的所有技术前提设施（如偏滤器、H&CD系统和长脉冲放电能力）的EAST，使中国磁约束聚变研究处于国际稳态先进托卡马克运行领域的前沿。在ITER开始运行之前，EAST提供了很多关于超导系统和稳态运行的经验。 在未来几年里，ITER所需的高达400秒的高约束模式放电将是EAST的目标。在10年的长期计划中，随着H&CD和先进诊断技术的进一步升级，EAST将把其先进性能运行的模式扩展到稳态运行区间，目的是研究未来聚变反应堆的条件，如在反应堆相关条件下运行数小时。

电子的质量很小，和原子核相比就好像芝麻和汽车。你说芝麻撞汽车会怎么样？

把多个小原子核结合成一个大的原子核在此过程中会释放出很大的能量，叫核能

冷核聚变，听说过吗？

通过脉冲功率技术，利用瞬间强大的脉冲电流产生巨大的脉冲磁场，从而产生强大的磁约束力。

韩国超导托卡马克领航者(KSTAR)是一种超导聚变设备，也被称为韩国人造太阳。它刚刚打破了世界纪录，成功地将高温等离子体保持了20秒，其温度超过1亿度。 韩国聚变能研究所(KEF)的KSTAR研究中心宣布，在与首尔国立大学(SNU)和美国哥伦比亚大学的联合实验中，成功地使温度高于1亿度的等离子体连续运行20秒，这是KSTAR等离子驱动核聚变的核心条件之一 在2019年，KSTAR等离子体持续了8秒。而在2018年的实验中，KSTAR首次让1亿度的等离子体滞留了约1.5秒。 为了重现太阳中发生的聚变反应，必须将氢同位素放置在像KSTAR这样的聚变设备内部，制造出等离子体态——该状态下原子核和电子分离——且离子必须被加热并维持在高温下。 到目前为止，还有其他融合设备可以对1亿度或更高温度下的等离子体进行简单管理。但它们都尚无办法将操作维持10秒或更长的时间——这是正常导电装置的操作极限——且难以在这样的高温下长时间地在融合装置中维持稳定的等离子体状态。 上个月的实验里，KSTAR改进了内部传输屏障(ITB)模式的性能，并成功地长时间维持了等离子体态，突破了控制超高温等离子体的瓶颈。 KSTAR的最终目标是到2025年成功实现300秒连续运行。 https://phys.org/news/2020-12-korean-artificial-sun-world-sec-long.html

在流行文化和电影中，哥斯拉（Godzilla）通常被描述为一种巨大的怪兽，它的起源和能力在不同的作品中有所不同。然而，通常哥斯拉被描绘为一种受到核辐射影响的生物，它能够释放出强大的能量，通常是以原子呼吸（atomic breath）的形式。在科学上，核裂变和核聚变是两种不同的过程：核裂变 (Nuclear Fission) 是一种过程，其中一个重的原子核分裂成两个或更多的较轻的核，通常伴随着能量的释放。这是目前核电站用来产生能量的过程。核聚变 (Nuclear Fusion) 是两个或更多的轻原子核结合在一起形成一个更重的核的过程，同时释放出大量的能量。这是太阳和其他恒星产生能量的方式。在哥斯拉的故事中，它的能量通常是由于受到核辐射的影响而获得的，而不是通过核裂变或核聚变的过程。然而，如果要将哥斯拉的能量与这两种过程相联系，那么由于哥斯拉释放出的能量通常是非常巨大的，这更类似于核聚变，因为核聚变通常能够产生比核裂变更多的能量。需要注意的是，哥斯拉是一种虚构的角色，其特性和能力不是基于现实世界的科学。