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稍懂科學常識的人都知道，太陽一直是依靠核聚變源源不斷的產生著巨大能量，我們才能夠得到它的光和熱。太陽中心溫度只有1500萬℃，就可以維持源源不斷的核聚變。可一些科學報導總說，現在正在試驗的可控核聚變溫度達到了1億℃，這又是為什麼呢？
為什麼不可以像太陽那樣，用較低溫度實現可控核聚變，這樣不是容易很多嗎？這是很多人一直想鬧明白的問題，我們今天就來細細討論一下，把這個問題說清楚。
什麼叫核聚變？恆星核聚變能量怎麼來的？
核聚變就是核融合，簡單地說，就是一個原子核和另一個原子核，在特種條件下能夠擠壓在一起，這樣兩個或更多的原子核就融合在一起，形成了一個更大更重的原子核。新的更重的原子核裡面的質子數，比原來的原子核增加了，因此再也不是原來的原子核了，就成為一種新的物質。
在原子核的融合過程中（這裡主要是指氫核聚變），並不是所有的質量都能夠全部轉換成另一個原子核，而是會有約0.7%的質量虧損，這部分質量以光子形式轉化為能量輻射出去，這就是核聚變的巨大能量來源。
恆星都是由星際分子雲（簡稱星雲）收縮而成，星雲的主要成分就是氫和氦，其中氫佔據體積的90%，質量的70%以上。因此所有恆星最開始的核聚變都是氫核聚變，是由4個氫原子聚變成1個氦原子。
4個氫原子的原子量為4.0292，1個氦原子的原子量為4.0015，可以看出核聚變後質量少了0.0276的質量單位，約佔聚變原子量的0.69%。這部分虧損的質量哪裡去了呢？原來是以光子形式轉化為能量，經過複雜的輻射、對流等方式，一路磕磕碰碰的到達恆星表面，最終輻射到了太空，這樣我們就看到了發光發熱的恆星。
在太陽核心，每秒鐘約有6億噸的氫，轉化為約5.958億噸的氦，則虧損的420萬噸質量就轉化成了能量。這裡要用到愛因斯坦的質能方程，這個方程的表達式為：E=MC^2，其中E為能量，單位J（焦耳）；M為質量，單位kg（千克）；C為光速，這裡取值約300000000m/s（米/秒）。
根據愛因斯坦質能方程計算，每秒鐘釋放的能量達到3.78*10^26J（焦耳）。這是多大的能量？就是每秒鐘相當爆發9萬億顆廣島級原子彈。我們地球能夠得到這些能量的22億分之一，也就是約1000萬座三峽大壩的持續不斷發電量，每秒鐘約4000顆廣島原子彈同時爆發的能量。
核聚變的條件。
我們知道，原子是由原子核和核外電子組成的。實際上原子是一個很小的核被1個乃至若干個電子包裹著，這些電子按能級不同，在不同的層次圍繞著原子核，以電子云狀態包裹在原子核外面。因此整個原子就像一個大籃球，籃球外面這層皮就像原子外圍電子云形成的外殼，而原子核就像籃球中心一粒小米。
有了這個堅硬的外殼，中間的小米粒是很難接觸到的。要打破這個外殼，只有兩種方式，一種是高溫，一種是高壓，通過這兩種方式把這個外殼剝離，才能夠露出中間的「小米」~原子核。
熱核聚變的主要條件是高溫，高壓則能夠讓核聚變變得更劇烈和長久持續。這個高溫要多少呢？其實要驅離原子外圍電子並不難，只要幾千攝氏度高溫就能做到，我們看到的等離子體就是電子被驅離了原子核，形成帶負電的電子團和帶正電的核子攪和在一起的電漿。
但驅離了電子外殼，原子核裸露出來後，並不會自動產生融合。因為原子核帶正電，我們都知道同性相斥，同樣帶正電的原子核是相互排斥的，要讓它們結合在一起必須克服它們之間的庫侖勢壘。溫度越高，或壓力越大，原子核的動能就越大，這樣這些赤裸的原子核相互碰撞機會就越多，碰撞的力度就越大，穿越庫侖勢壘，形成所謂量子隧穿效應核子就越多。
只有大量的核融合，得到的核聚變能量才有價值。
形成可控核聚變的溫度要多高呢？
其實也不要多高，幾萬度幾十萬度幾百萬度都可以，問題是溫度越高，壓力越高，原子核動量越大，赤裸著的原子核相互碰撞的機會就越多，核融合的速度就越快。只有足夠多的原子核融合在一起，核聚變的能量才能夠達到足夠大，形成維持核聚變的自持燃燒，也就是無須輸入能量就可以持續反應，這樣才能夠將核聚變源源不斷的能量輸出利用。
地球上無法形成太陽那樣的巨大壓力，就只能在溫度上做文章了。這就是在地球上5000萬度也能夠進行氫核聚變，1億度也能夠進行的道理。但問題是溫度較低時，無法形成自持式燃燒，以至於能量入不敷出，反應得到的能量還不如輸入加熱所需的能量多，這種核聚變於人類有何用呢？因此在地球上就需要1億度高溫，才能夠讓氘核聚變（氫的同位素）持續進行，並得到能量輸出造福人類。
核聚變要解決的關鍵問題是，世界上沒有任何容器能夠耐受1億度高溫，要約束這麼高溫度的等離子體，主要只有三種方式，就是重力約束、慣性約束、磁約束。太陽核聚變是重力約束方式，氫彈爆炸是慣性約束方式，今天就展開說這些了。
現在世界各國採取的可控核聚變實驗主要採用磁約束，這種裝置叫託卡馬克裝置，原理就是用線圈繞成一個真空室，中心產生強大磁場，讓核聚變反應的超高溫等離子體，在這個磁場形成的真空室約束下進行，然後通過複雜的裝置，將熱能引到外面，轉化為電能等能源，供人類使用。
人類可控核聚變實驗了幾十年，進展十分緩慢，現在已經實現了能量的正輸出，也就是出大於入，但時間還不能維持多久。中國在這個領域處於世界領先地位，最長放電時間達到了1000秒。
太陽的核聚變是靠溫度和壓力的共同作用。
太陽中心核聚變是重力約束形式，是依靠太陽質量形成的強大引力壓力，使核心溫度升到1500萬度，壓力達到3000億個地球海平面大氣壓。在這種溫度和壓力的合力下，讓氫核裸露出來，相互發生劇烈碰撞，形成自持而源源不斷的核聚變。
當核心的氫燒完後，核聚變就會停止，這樣就沒有了巨大輻射壓來抵禦太陽巨大引力壓，外圍物質就會急速向中心塌縮。在這種巨大壓力擠壓下，太陽核心溫度就會驟然升高到2億攝氏度，這時就達到了激發氦核聚變的溫度和壓力，隨後會一直到把核聚變升級到碳6為止。
氦核聚變以氦閃的形式很快完成，巨大的輻射把太陽膨脹成一顆紅巨星，半徑達到現在的200多倍，這個太陽吞噬了水星和金星，邊緣會到達了地球附近，地球或被吞噬或被烤焦，那時如果地球上還有觀測者，就會看到覆蓋著整個天空的巨大太陽了。
這時候，太陽引力再也沒有辦法束縛住外圍的氣體物質，這些氣體物質漸漸消散在太空，成為新的分子雲。而太陽核心會留下一個緻密的碳核，這就是黃矮星的屍骸~白矮星，體積只有約地球大小，但質量至少有半個太陽以上，密度達到1~10噸/cm^3。
恆星核心核聚變激烈程度與質量成正比。
恆星越大，核心溫度越高，壓力越大，核反應就越劇烈，燃燒物質的速度就越快，因此壽命就越短。像太陽這樣的黃矮星，壽命約100億年，現在太陽年齡已經約50億歲，再過50億年就會壽終正寢；迄今已知最大質量的恆星叫r136a1，其質量為太陽的200多倍，據科學測算其壽命只有約300萬年，現在已經170萬歲了，再過130萬年，就會發生超新星大爆炸，硝煙散盡，中心會留下一個約20倍太陽質量的黑洞。
比太陽小的紅矮星，質量最小必須有太陽的8%，中心壓力和溫度才能夠達到核聚變要求，但這種核聚變比太陽核心要溫和多了，因為這種恆星中心溫度和壓力要小很多，這樣核心燃料消耗就慢很多，壽命就會很長，達到萬億年以上，甚至會與宇宙共存亡。它最後的結局是燒完核心的氫就熄滅，漸漸冷卻成為黑矮星。
現在宇宙壽命才有138億年，因此還沒有一顆紅矮星熄滅，宇宙中還沒有發現任何黑矮星。宇宙中紅矮星最多，大致佔有整個恆星總量的80%以上，而我們太陽這種質量左右的恆星只有不到10%，大質量恆星很少，不到5%。
恆星質量不同，核聚變實現的層次不一樣。
恆星核聚變是有層次的，從氫核聚變開始，可以一直到26號元素鐵，也就是有26個層級的核聚變。每一個層級的核聚變完成後，星體就會來一隻坍縮，形成中心更大的壓力和更高的溫度，激發下一個層級的核聚變。
恆星能夠實現哪一級核聚變，完全與恆星質量成正比。質量越大，核聚變層次就越高。紅矮星核聚變只能完成氫核聚變，太陽這樣的黃矮星可以到6號元素碳結束，比太陽質量大8倍以上的恆星，最後可到達26號元素鐵結束。
再大的恆星核聚變也只能到鐵結束，這是因為鐵是最穩定的元素，也是最吝嗇的元素，無論核裂變還是核聚變都不會釋放出能量，只會吸收能量，這樣，老年的恆星已經沒有能力來催化鐵的核聚變了。
但大質量恆星核聚變到鐵結束後，劇烈的坍縮會導致熱核失控，形成超新星大爆發，導致的萬億度高溫和極大高壓，會聚合出比鐵更重的元素，讓我們宇宙就有了現在已知的118種元素。
所有的重元素都是通過聚變得來的。
這一點，早就已經通過人工合成元素得到了證實。在現在已知118種元素中有26種人造元素，都是在加速器、強子對撞機等設備裡，通過將某個輕原子核加速到接近光速，轟擊某個重原子核，讓他們融合成更重原子核得來的。
這本質上也是核聚變，也是通過高溫高壓形成的，但這種核聚變只是原子級，極高溫度和極高壓力只是在碰撞的那一瞬間，這種「一瞬」只能用納秒、飛秒計，沒有極為精密的科學儀器是檢測不到的。而且這種核聚變完全是依靠巨大能量輸入得到的，無法形成人類需要的核聚變能量。
這就是恆星核聚變與地球核聚變溫度要求不一樣的原因，謝謝閱讀，歡迎討論。
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