目的或為核武器研究，核聚變商業化另有他路
2022年12月13日，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室國家點火裝置，在過去兩周間通過“慣性局限融合”技術，以全球最大型的激光去撞擊氫電漿粒子，引發核聚變反應。實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，結果輸出了3.15兆焦耳的聚變能——產生凈能量增益。
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英國《金融時報》稱，盡管該實驗產生的能量比激光器輸入的能量高，但光是激光器運行就需要約300兆焦的能量，就整個系統而言，產生的能量仍微不足道。勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室主任基姆·布迪爾表示，實現核聚變商業化可能需要數十年，核聚變技術還需克服諸多障礙，包括實現每分鐘完成多次聚變點火，并擁有穩健的驅動程序系統等。
對于實驗目的，科學界也尚有爭議。中國工程院院士杜祥琬在接受媒體采訪時指出，該實驗的定位也不是商用的能源裝置，美國此次開展的激光能可控核聚變，根本目的是研究核武器相關的物理問題。
事實上，核聚變商業化前景更好的并非是國家點火裝置所代表的高功率激光作為驅動器的慣性約束核聚變，而是另一條技術路線——利用磁約束的托卡馬克裝置。其中位于法國南部的“國際熱核聚變實驗堆（ITER）”是可與美國國家點火裝置相提并論的超級可控核聚變實驗裝置。
在我國核聚變能發展的三步走發展規劃中，第三步為2030-2050年，將實現科研到商業化的轉變，繼續走國際合作之路，聯合建造示范堆，或者建造“中國磁約束核聚變示范堆”，進而實現核聚變能源的商用化。而作為核聚變發電實用化更加切實可行的途徑，目前最有希望的正是由35個國家合作在法國建設的國際熱核聚變實驗堆（ITER）。
助力人類能源終極夢想，超導技術或為關鍵一環
可控核聚變技術是被全人類寄予厚望的未來能源方式，它利用的是太陽燃燒的原理來釋放熱量，因此這類實驗裝置常被稱作“人造太陽”。我國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）位于中科院合肥物質科學研究院，其運行原理就是在裝置的真空室內加入少量氫的同位素氘或氚，通過類似變壓器的原理使其產生等離子體，然后提高其密度、溫度使其發生聚變反應，反應過程中會產生巨大的能量。
現在的核電站可以稱為基于可控核裂變反應的核電站。所謂核裂變就是通過中子轟擊把大質量的原子分裂成小質量的原子和新的中子，產生大量的能量，這樣的反應稱為鏈式反應。原子彈的原理就是通過不可控核裂變反應，讓能量在瞬間釋放出來。而人類現在已經掌握了可控核裂變的技術，可以讓核裂變反應的能量緩慢、可控地釋放出來。
但可控核裂變和可控核聚變是完全不同的兩回事，核聚變是由兩個質量較小的氫原子同位素氘和氚原子進行聚合反應產生氦原子和大量的能量，這樣的反應在太陽上已經持續了46億年，為大自然帶來光和熱。可控核聚變的終極目標，就是讓海水中大量存在的氘在高溫條件下像太陽一樣發生核聚變，為人類提供源源不斷的清潔能源。
核聚變反應釋放的能量比核裂變更大，所以核聚變更難控制。但相對于核裂變而言，核聚變反應不會產生長期且高水平的核輻射，不產生核廢料，而且反應產物是無放射性污染的氦。由于核聚變需要極高溫度，一旦某一環節出現問題，燃料溫度下降，聚變反應就會自動中止。核聚變的原料極為豐富，其中氘在海水中儲量極為豐富。可控核聚變有朝一日能夠實現的話，將會為人類提供接近無限的能源。
值得一提的是，可控核聚變技術和EAST裝置雖最早起源于國外，但中國實現了后來者居上，處于國際領先地位。2016年2月，合肥全超導托卡馬克物理實驗就實現了電子溫度達到5000萬攝氏度持續時間最長的等離子體放電；2021年5月28日，全超導托卡馬克核聚變實驗裝置創造了可重復的1.2億攝氏度的高溫，并且持續了101秒，同時還實現了1.6億攝氏度持續20秒的運行。2021年12月30日，全超導托卡馬克核聚變實驗裝置又實現了7000萬攝氏度高溫下1056秒的長脈沖高參數等離子體運行，打破了自己保持的世界紀錄，標志著我國在可控核聚變研究上處于世界領先水平。
不過，實現可控核聚變商業化還需要突破許多難關，其中最大的難題是如何控制和約束核聚變反應。產生核聚變需要上千萬度的高溫，目前世界上沒有任何化學物質能夠承受，所以通常有三種物理方式約束核聚變反應：重力場約束、磁力場約束和慣性約束。
托卡馬克裝置的核心就是產生強磁場，磁場強度需要大于10特斯拉。我們熟悉的普通磁鐵和冰箱貼，它們的磁場強度僅有0.001-0.01特斯拉，遠遠達不到技術要求，為此就要用線圈通電產生磁場。而線圈由導線纏繞組成，無論哪種材料，只要在超導溫度以上，電阻是必然存在的。托卡馬克裝置要想產生極強的磁場，導線中必須通極大的電流。導線中的電阻不僅導致能耗增加，而且也限制了極大電流的產生。
超導技術的發展，給這一問題帶來了轉機（點擊了解更多）。只要借助超導技術，理論上就可以解決電阻和損耗的問題，于是使用超導線圈并使用液氮或液氦制造超低溫的托卡馬克裝置就誕生了。這就是超托卡馬克裝置，即最著名的磁力場約束核聚變的方法。目前世界各國的主攻可控核聚變的方向都是磁約束的方向，也是最有希望實現可控核聚變的方向。
人類最大的困擾其實歸根結底是能源問題，發展可控核聚變技術意義深遠。未來，如果可控核聚變真的實現了，所帶來的接近無限的清潔能源將會徹底解決能源問題。溫室效應導致的全球變暖將會成為歷史，廉價的能源也會加快經濟建設和工業生產，同時也會幫助改善環境的治理。可控核聚變的實現意味著人類將會進入一個新的紀元。
