太陽與所有其他恒星都是由稱為核聚變的反應提供動力。如果可以在地球上復制，它可以提供幾乎無限的清潔，安全和負擔得起的能源，以滿足世界的能源需求。圖片：NASA / SDO / AIA)

五百年前，今天的墨西哥的阿茲臺克文明認為，太陽及其所有力量都由人類犧牲的血液來維持。今天，我們知道太陽和所有其他恒星都是由稱為核聚變的反應提供動力的。如果核聚變能夠在地球上復制，它可以提供幾乎無限的清潔，安全和負擔得起的能源，以滿足世界的能源需求。

5月10日至15日，聚變項目負責人，等離子體物理學家和聚變科學和技術各個領域的專家將齊聚第二十八屆國際原子能機構聚變能大會(FEC 2020)。探索關鍵物理和技術問題以及與將核聚變作為未來能源直接相關的創新概念，FEC 2020完全虛擬，任何人都可以參加。注冊參加。

那么核聚變到底是如何工作的呢?

簡而言之，核聚變是兩個輕原子核結合形成單個重原子核同時釋放大量能量的過程。聚變反應在一種稱為等離子體的物質狀態下發生，等離子體是一種由正離子和自由移動的電子組成的帶電熱氣體，具有不同于固體，液體和氣體的獨特性質。

為了在我們的太陽上融合，原子核需要在超過一千萬攝氏度的非常高的溫度下相互碰撞，以使它們能夠克服相互的電排斥。一旦原子核克服了這種排斥力，并且彼此之間的距離非常近，它們之間的吸引力核力將超過電排斥力并使它們融合。為此，必須將原子核限制在較小的空間內，以增加發生碰撞的機會。在陽光下，由其巨大引力產生的極端壓力為發生聚變創造了條件。

聚變產生的能量非常大，是核裂變反應的四倍，聚變反應可以成為未來聚變動力反應堆的基礎。計劃要求第一代聚變反應堆使用氘和氚的混合物-重氫。從理論上講，僅用幾克這些反應物，就有可能產生兆兆焦耳的能量，這大約相當于發達國家一個人六十年來所需的能量。

氘和氚的混合物(兩種氫同位素)將用于為未來的聚變電廠提供燃料。在反應堆內部，氘和氚核碰撞并融合，釋放出氦氣和中子。圖片：國際原子能機構/巴巴里諾)

改善約束性能和等離子體的穩定性

盡管太陽的巨大引力自然會引起聚變，但如果沒有這種引力，則需要更高的溫度才能發生反應。在地球上，我們需要超過1億攝氏度的溫度和強大的壓力才能使氘和氚融合，并且要有足夠的約束條件來保持等離子體并保持聚變反應足夠長的時間，以獲得凈功率增益，即產生的聚變功率與用于加熱等離子體的功率。

雖然現在在實驗中通常可以達到非常接近聚變反應堆所需條件的條件，但仍需要改善約束性能和等離子體的穩定性。來自世界各地的科學家和工程師繼續測試新材料和設計新技術，以實現聚變能。

在50多個國家進行了核聚變和等離子體物理學研究，盡管沒有證明凈聚變功率增加，但在許多實驗中已經成功實現了聚變反應。重塑恒星進程需要多長時間，將取決于通過全球伙伴關系和合作動員資源。

合作的歷史

自從1930年代了解核聚變以來，科學家就一直在尋求重建和利用核聚變。最初，這些嘗試是保密的。但是，很快就清楚了，這項復雜而昂貴的研究只能通過合作來實現。在1958年于瑞士日內瓦舉行的第二屆聯合國和平利用原子能國際會議上，科學家向世界展示了核聚變研究。

原子能機構一直是國際聚變研究的核心。IAEA于1960年發布了《核聚變》雜志，以交流有關核聚變進展的信息，現在被認為是該領域的主要期刊。1961年舉行了第一屆國際原子能機構國際聚變能會議，自1974年以來，國際原子能機構每兩年召開一次會議，以促進對這一領域的發展和成就的討論。

在就世界上最大的國際聚變設施的設計和選址進行了二十年的談判之后，ITER于2007年在法國成立，旨在證明聚變能源生產的科學和技術可行性。國際熱核實驗堆協定已交存國際原子能機構總干事。在國際熱核實驗堆之后，正在計劃示范性聚變發電廠或DEMO，以證明受控核聚變可以產生凈電力。IAEA舉辦了有關DEMO的講習班，以促進在定義和協調全球DEMO計劃活動方面的合作。

預計聚變能滿足人類數百萬年的能源需求。聚變燃料豐富且易于獲得：可以從海水中廉價地提取氘，而氚可以由天然豐富的鋰生產。未來的聚變反應堆將不會產生高活性，長壽命的核廢料，并且在聚變反應堆發生熔毀實際上是不可能的。

重要的是，核聚變不會將二氧化碳或其他溫室氣體排放到大氣中，因此與核裂變一起可以在未來的氣候變化中起到緩解低碳能源的作用。