能源自由靠的是热核聚变

　　俗话说：大海航行靠舵手，万物生长靠太阳。而太能够持续不断发光发热，靠的却是其内部自我激发的热核聚变反应。那么，人类能否控制热核反应，在地球上造出一个小太阳吗？答案现在是肯定的。实际上，从上世纪五十年代氢弹爆炸成功以来，科学家就开始硺磨怎么和平利用热核聚变，造出人造小太阳，以解决人类所面临的越来越严峻的能源短缺和污染问题。在所有这些努力中，用一种称为托卡马克的装置进行等离子体磁约束的方法来实现热核聚变控制发电的思路，成为最有希望的路径。但这条路真正走起来也很艰难，单独哪个国家都不行，需要全世界科学家们共同合作。
　　前几天网上出现一则消息，说一个位于英国牛津的实验室取得核聚变发电的突破，号称该实验室科学家在此次实验中获得了11兆瓦的能量，足够供应10000个家庭使用，云云
　　欧洲联合环形托卡马克聚变反应堆（JET）
　　这则中文报道的始作俑者不知道是哪家，但后来很多网站都一字不差的照抄了。原始消息来源，估计是英国《天空新闻》，因为别的报道大多用兆焦耳，就它用了兆瓦，而且提到可供1万家庭用电的内容，《自然》杂志新闻或BBC科学新闻都没这个内容。
　　对此消息，众说纷纭，莫衷一是。比较准确介绍的是一些科学专业媒体，虽然准确，但有点曲高和寡、失之繁琐。本文对有关报道做了点整理，简单归纳出这么几个要点：一是英国牛津附近的这家实验室，是一个欧洲的联合实验室，装备了一个中型环形托卡马克核聚变反应堆。其这次实验的任务是为设在法国马赛附近的一个大型国际联合核聚变反应堆（ITER）将于2025年开始的运行做预研。
　　设在法国南部马赛附近卡达拉舍的国际ITER装置
　　二，这个实验室早在1997年就已实现过一次短时间的受控热核聚变反应，并产生出约22兆焦的能量输出。此次是其25年来又一次成功实现聚变反应并输出能量，且比上次输出的大了一倍多，达59兆焦，持续时间为5秒。但其净输出能量并未大于净输入，输出输入比Q值只有0。33，跟25年前类似。所以距离真正的应用，即Q值达到10以上，还有很长的路要走。其三，该实验的另一个特点是混合使用了一定比例的氘和氚作为核聚变材料，这是一个较为积极的进展。第四，所谓能供1万个家庭用电只是个对供电能力的大概齐估计。11兆瓦的输出说的是功率，表示供电能力。一般供电估算是1兆瓦功率的发电机大概可以满足1000个家庭同时用电，所以11兆瓦输出功率大体可满足1万个家庭的用电需要。当然，这次核聚变反应并没有真正产出可供1万个家庭所需的电能，而是说其输出功率相当于具有这个能力的发电机组。
　　按照有关科学家的评估，此次实验验证了新一代热核控制理论和技术上的可行性，为未来在ITER上进行更大规模的核聚变研究打下了更坚实基础。但其本身除了输出能量有较大增加（Q值没增加）外，并没有什么真正突破。
　　最后，简单介绍下我国相关研究进展概况。设在安徽的中国科学院合肥物质科学院等离子体物理研究所的大科学装置EAST，是一个全超导环形托卡马克类型设备，也是代表我国参与国际ITER项目协作的主要设备之一。于2006年建成，到2021年底，已实现7000万摄氏度长脉冲高参数等离子体运行1056秒，这是目前托卡马克装置高温等离子体运行的世界记录，非常了不起。当然，能持续维持高温等离子体运行状态，确实难度很大，但它并不是核聚变反应，而是为维持长时间稳定的核聚变反应所创造的一个必须环境条件。