从发现中子以来，我们对于原子能的探索就一直没有停止过，今天我们就来聊聊将带来又一次能源革命的“人造太阳”计划！
我们知道，如果是由铀、钍、钚这种放射性的重元素原子核，自身裂解成其他轻元素的原子核，同时释放出巨大的能量。以铀元素发生的核裂变反应为例：235U 1n→137Ba 97Kr 2n。其中元素前面的数字不是“化学计量数”，而是质量数，U为铀、Ba为钡、Kr为氪、n为中子。原子弹爆炸的反应就是用1个中子n，轰击1个U原子核发生裂变，同时释放出的2个中子n再继续轰击其他的U原子核……以此类推形成链式反应，爆发出惊人的破坏力。称为核裂变，如原子弹爆炸；
如果是由氢元素这种轻元素的原子核，相互结合成为原子质量更大的较重的原子核，同时释放出中子，产生巨大的能量。还是以氢弹爆炸的原理为例（高科技都是应用在战争上的，这句话真是一点不差）：D T→He n。其中D和T分别是氢元素的同位素“氘”和“氚”，He为氦元素，n依旧是中子，则称为核聚变，如恒星持续发光发热的能量来源。
对核裂变的运用从原子弹的军事运用再到核电站的民用，经历了一个漫长的过程，核裂变虽然能产生巨大的能量，但远远比不上核聚变，裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，不仅产生强大的辐射，伤害人体，而且遗害千年的废料也很难处理。核聚变的辐射则少得多，核聚变的燃料可以说是 取之不尽，用之不竭 。
秦山核电站
另外，地球上的海水中富含核聚变燃料氘和氚，如果每升海水中所蕴含的氘和氚发生完全的聚变反应，能产生相当于300升汽油燃烧时释放的能量。，根据目前世界能源消耗水平和海水存量，聚变能可供人类使用数亿年，甚至数十亿年。
氘氚聚变反应
而常见的核裂变反应原料铀235储量稀少。然而，虽然科学家利用核聚变原理，靠先爆发一颗核裂变原子弹而产生的高热，来触发核聚变起燃器。从而制造出氢弹。但是用原子弹引发核聚变只能引发氢弹爆炸，却不适用于核聚变发电，因为电厂不需要一次惊人的爆炸力，而需要缓缓释放的电能。
氢弹爆炸
如何利用核聚变为人工提供无穷无尽的能源，成为人类自发明火（化学能）、电（电能）后实现下一次文明飞跃的关键。这是近几十年来科学家们一直在努力的实现。
这项轰轰烈烈的计划也被称为“人造太阳”计划，除了中国，还包括 欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、和、美国一同参与了这项“人造太阳”计划。可以说“人造太阳”计划包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家，覆盖的人口接近全球一半。
之所以被称为“人造太阳计划，是因为核聚变反应在宇宙中是普遍的现象。在太阳和许多恒星内部，温度高达100万摄氏度以上，都在进行着剧烈的核聚变反应。太阳每秒中放出的能量约为3.8×1026焦耳，到达地球的仅约为太阳每秒释放能量的20亿分之一，但对人类却意义重大，因为我们地球上目前使用的绝大多数能源均来源于太阳。
这其中最为关键的就是关于核聚变的“点火”问题，通过激光聚变反应实现“点火”并非新概念，早在1962到1964年间，就由前苏联的巴索夫、美国的J.M.Dawson和我国的王淦昌等分别独立提出用高功率脉冲激光来实现激光聚变。
另外就是需要制造特殊的高温高压环境。与核裂变反应不同，核裂变的原子核质量较大，而且本身不稳定，所以只要常温常压的环境就能实现裂变反应。
而核聚变不一样，以大自然最常见的核聚变反应——太阳来说，巨大的质量使其内部形成达2000亿个大气压的超高压力，再加上1500万度的温度，就可以把氢原子聚变成氦原子。可是换成人类在地球上来实现这个过程的话，由于这个超高压条件完全无法达到，就只能在高温上下功夫了，所以需要把温度提高到上亿度才行。
而来自上海交通大学的张杰带领团队参与的神光II装置，利用强激光模拟太阳耀斑中环顶x射线源和重联喷流，经过7年的尝试，实现了快点火激光聚变物理方案。在地球上制造“微型太阳 ”，在小实验室重现“大宇宙”。可以说为中国的”人造太阳“计划迈出了一大步，而张杰也因此获得了激光聚变领域的国际最高奖项:爱德华·泰勒奖。
而除了神光II装置，1亿度的高温需要用什么材料才可以耐得住1亿度的高温，科学家们又研究出了磁约束装置，利用强磁场可以约束带电粒子的特性，让它们碰不到容器，这样就不会破坏仪器。电子脱离后，带正电原子核群以及电子群就整体变成了中性，也就是等离子体。原子核在等离子体内部猛烈运动，互相的碰撞而产生的核聚变就像太阳里发生的聚变一样，这种装置也称作全超导托卡马克核聚变实验装置。
张杰参与的神光II装置利用强激光模拟太阳耀斑中环顶x射线源和重联喷流获得成功
我们国家在1994年底，等离子体所成功地建成我国第一台大型超导托卡马克装置HT-7，使我国进入超导托卡马克研究阶段，在此基础上，又研制了EAST--世界上第一个非圆截面全超导托卡马克正式投入运行。
2018年11月12日，合肥制造“人造太阳”装置的EAST更是首次完成等离子中心的一亿度运行，而去年则成功实现电子温度超过5000万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电。这也是截至2016年2月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等离子体放电。
中国的超导装置是最可能实现可控热核聚变能应用的途径之一，目前全球可控核聚变技术进展最快的是我国。2016年我国科学家成功将这个装置运行60秒时间，此时国外还处于图纸阶段。
不过，实现一亿度到可控核聚变，其中还有很长的路要走。而其中还需要解决的问题就是中子辐射，带电的都会受磁场约束，那么中子不带电在磁场里不受约束怎么办？换言之就是说，带电粒子会受到约束，触碰不到容易，然而不带电中子在磁场里却不受控制。
高能量的中子碰撞仪器内部，仪器根本受不住，这样聚变就没办法持续太长时间。这也是未来需要解决的问题。
即使我们成功实现核聚变过程可控，而商业利用聚变能又是更高一层的要求。按照科学家的精确语言来描述，必须是输出能量大于输入能量，这个比例称为Q值，自然是越大越好，成本花费越少，获得能量越多，这笔买卖才是划算的。因为真正有用的可控核聚变必须要考虑投入产出比。
不幸的是，目前各国的核聚变实验装置，它们的投入产出比即能量Q值，基本上还在0的水平，并不产生能量，只是做做基础研究，个别装置能产生些许能量，但是远小于输入的能量，Q还是在0和1之间徘徊，因此人类追求人造太阳的梦想之路是任重道远的。
科学家对此表现十分乐观，预测在2070年可以基本完成可控核聚变，进行发电。而到了22世纪，人类可以熟练的通过可控核聚变产生巨大能量，到时候海水可以提供亿年的燃料，无成本无限用电也将不再是梦。
核聚变是恒星的能量源，人类如果可以实现核聚变可控，除了可以实现不竭无限的能源，从而保证地球可以更加生态化发展，也标志着人类对于宇宙的探索又取得了新的进步。
