【原創】我們企盼中的高效、清潔能源究竟是什麼？

可控熱核聚變的產生，關鍵技術是如何做到「可控」？世界上可產生能量的很多。比如，最原始的煤-電轉換的能源是可控的，水能轉換的電能是可控的，風能轉換的電能是可控的，太陽能在目前低效率儲存下的利用也是可控的。唯獨雷電這種巨大的脈衝能源至今尚未被人類利用。

一、熱核聚變原理

熱核聚變是由質量小的氘或氚原子在超高溫和超高壓條件下發生原子核互相聚合作用，而生成新的質量更重的原子核，而且隨即釋放出巨大的熱核能量。

原子核的變化是從一種原子核變化為另外一種原子核而隨即釋放原子核中所蘊藏的巨大能量。如圖1. 1所示的原子彈爆炸就是由重原子核聚變為輕原子核的過程叫核裂變。

圖1. 1原子彈

圖1. 2人造太陽

圖1. 2所示，由輕原子核變為重原子核過程的核聚變，比如我們熟悉的太陽光和熱的能量來源就是如此。

二、關鍵技術——「可控」與「小型化」

可控熱核聚變一直是人類研究的重點。關鍵技術就是「可控」與「小型化」，這兩大難題突破了，應用面將會出現極大的擴展。能源應用將出現結構性變革。圖3. 1是中國獨立自主研發的可控熱核聚變試研模擬裝置。有了這套裝置就有了實驗手段和技術路徑。這套裝置不僅可以做各種熱核聚變小型化模擬實驗，比如「人造太陽」和「人造月亮」，而且可以開發各種用途的「可控熱核聚變動力源」。

圖2. 1可控熱核聚變試研模擬實驗裝置。

三、未來的工程驗證機

圖3. 1是波音公司研究的「可控熱核聚變航空渦扇發動機」驗證機。這款「可控熱核聚變航空渦扇發動機」驗證機是使用核聚變雷射技術，也就是用高能雷射首先蒸發推進器裡的核材料，形成核聚變反應。使這些小型爆炸釋放出的高能量中子來推進航空器運動，另外分流的熱量用來推動渦輪，給雷射系統充電。對大多數飛機，比如波音787所用的是渦扇發動機，利用風扇和渦輪來壓縮空氣點燃燃料。而熱核聚變雷射發動機除了動力強勁外，還兼備能源可自給自足的極大優越性。

圖3.1是美國波音公司研發的熱核聚變航空渦扇發動機。

圖3. 2五星之光核動力戰略轟炸機模型。

圖3. 3五星之光核動力戰略轟炸機驗證機

圖3. 4五星之光核動力戰略轟炸機驗證機航行後著陸。

四、結語

熱核聚變清潔能源的關鍵技術是如何實現「可控」與「小型化」。大型可控用與核動力潛艇已有成功的技術與經驗，但是應用面受限。所以，小型化是該技術擴展應用的關鍵。相信該技術在不遠的將來會有新突破。