在了解核聚變之前，我們可以先來看看下面這幅圖。這幅圖展示的是原子的結(jié)合能隨原子序數(shù)的變化?？梢钥闯?，當原子序數(shù)比較小的時候，結(jié)合能的變化很大。因此我們可以依靠輕核聚合引起的結(jié)合能的變化來獲得能量，這就是輕核的聚變，簡稱核聚變。

圖1. 結(jié)合能隨原子序數(shù)的變化

核聚變和核裂變的比較

核聚變和核裂變相比，最大的好處是核聚變釋放的能量要更高，而且由于核聚變的燃料是氘，氘可以在海水中提取（即重水，重水在海水中的比例約為1/6700），所以核聚變的燃料可以說是取之不盡用之不竭，而核裂變則會面臨鈾資源枯竭的危機。

另外，和核裂變相比，核聚變基本沒有放射性的危害。盡管氚有放射性，但它僅僅是中間產(chǎn)物。因此，可控核聚變比從裂變中汲取能源更加安全、高效和清潔，并且可持續(xù)。這就是為什么世界各個大國要爭相研究可控核聚變的原因。

圖2. 核聚變的原理示意圖

太陽上的核聚變

恒星自身會發(fā)光發(fā)熱，釋放出巨大的能量，靠的就是自身的核聚變。以太陽為例，它的內(nèi)部主要包含了兩個反應(yīng)：碳循環(huán)和質(zhì)子-質(zhì)子循環(huán)。這兩個循環(huán)最終的結(jié)果都是四個質(zhì)子聚變，釋放出26.7MeV的能量，這個能量比核裂變要大八倍，比化學(xué)能要大一億倍左右。

雖然能量巨大，但是太陽上的核聚變進行的是非常緩慢的，緩慢到可以保證太陽的質(zhì)量在今后幾百億年內(nèi)不會有顯著的變化。

既然這樣，我們能否在地球上建造一個小太陽，進行核聚變，為人類提供巨大的能量呢？這其實就是可控核聚變所研究的課題。

圖3. 太陽上的核聚變

氫彈

氫彈的原理是核聚變，但它是不可控的。由于發(fā)生聚變反應(yīng)需要極高的溫度，因此氫彈的爆炸必須用裂變方式來點火。因此，我們也可以將氫彈看做是聚變和裂變的一個混合體。因為是非可控的，氫彈目前為止也只能是作為一種武器存在。

圖4. 氫彈爆炸

可控核聚變

太陽的聚變?nèi)剂鲜峭ㄟ^太陽巨大的質(zhì)量所產(chǎn)生的強大引力聚集在一起的。在地球上無法通過這一點控制核聚變，因此我們必須想一些其它辦法來控制核聚變，約束核聚變的燃料。目前已經(jīng)提出的核聚變的約束方式有激光慣性約束、電子束、重離子束的慣性約束，磁約束等等。

磁約束的裝置有很多種，最著名的就是我們經(jīng)常聽到的托卡馬克裝置。關(guān)于托卡馬克的內(nèi)容過于專業(yè)，我們在此就不再深入了。

圖5. 托卡馬克裝置