從火把到蒸汽機再到電氣，人類歷史上每一次能源革命，都導致了人類文明的革命。未來，誰能率先掌握可控核聚變技術，誰就將引領人類文明的革命。
“聚變是全人類的夢想。”“科學無國界，核聚變研究可能是全世界科學家合作最好的一件事。”中國工程院院士、中國磁約束聚變專家委員會召集人李建剛在澎湃新聞的採訪中如是說，他還是東方超環輔助加熱系統的負責人。
中國「人造太陽」東方超環 EAST 首次實現 1 億度運行，為人類開發利用核聚變清潔能源奠定了重要的技術基礎。這項成果的實現，離不開像李建剛院士一樣在核聚變研究領域耕耘多年甚至幾十年的科研工作者。他們如何看待這條漫長的“追日”之路？李建剛院士曾就此做過科普分享，可以為我們理解這項技術進步提供一個剖面。
以下是對李建剛院士在“SELF格致論道講壇”演講內容的整理，同時收錄於《熱太陽冷原子：從量子物理到美麗化學》一書。
人造太陽的現實意義
大家都知道太陽，但什麼是人造太陽？看過《鋼鐵俠》的人都知道，《鋼鐵俠》裡面有一個人造太陽叫託卡馬克，像一個磁線圈一樣。如果把氣體加熱到上億度，它就會發生聚變，可以像太陽一樣發出巨大的能量。
「人造太陽」學名為磁約束核聚變堆，利用核聚變產生的巨大能量，即使在地球資源枯竭的狀態下也能源源不斷提供清潔能源。
我們人類的自然能源，大約還能用兩三百年，即使是核能也是數百年的時間。我覺得能源危機帶來一個很大的問題，不光是能源本身，還有霧霾，就是環境的變化，那麼未來一定要有更好的清潔能源。
科學家做了大量的研究，一種方法是可再生，就像太陽能、風能，但是它們有一個缺點就是不是你想要多少就能來多少，沒有太陽就沒有太陽能，沒有風就沒有風能，所以人類未來最終的解決途徑就是核聚變。
人造太陽的核心目標是解決人類可持續發展的能源問題。與水電、風電、核能等清潔能源相比，人造太陽擁有可持續、清潔、安全等優點，因而被視為進入第四次工業革命的最強大的基石之一。
現有的核能（核電站）是利用原子核裂變反應的能量來發電或作為動力驅動，如核動力航母等。核電站的核能不僅存在核廢料的處理、核輻射、核燃料鈾的開採和提料難等問題，安全問題也是籠罩在人們心頭的陰影。
而聚變用的主要燃料是海水裡面氫的同位素——氘(dāo)和氚(chuān)。海水裡面的氘有多少呢？它可以讓一千個電站使用上百億年。從海水裡提取一杯氘，它就可以產出三百公升汽油這麼大的能量。也就是說該資源是無限的。
聚變的產物是能源中子和氦氣，很清潔，沒有放射性。
由於聚變反應需要的條件比較高，一旦發生事故，造成反應的等離子體約束破裂，聚變反應便會終止。因此，聚變燃料的保存運輸、聚變電站的運行都比較
安全。所以長期以來核聚變被科學家認為是未來的終極能源之一，可以大規模生產。
未來的能源中可能有20%是可再生能源，其中最大規模的一塊，即80%一定是靠聚變來維持的。建立熱核反應試驗堆對於提升國家的科技和工業實力的意義不言而喻，它帶來的經濟效益也顯而易見。開發安全、高效的新能源就成為人類急迫的戰略任務。以海水中的氘為主要原料的核聚變反應堆一旦投入商業運用將產生巨大電能。這意味著單靠海水為原料進行核聚變反應，就能滿足人類100億年的用電需求。
此外，人造太陽所進行的核聚變研究還會帶來衍生和伴隨技術，如超導磁體技術、大功率電源技術、超高真空技術、超低溫技術等。既給公眾和民生帶來福祉，也讓人類進入全新的時代。
怎樣建造人造太陽？
太陽本身就是一個巨大的聚變體，通過核聚變釋放能量，為人類提供光和熱。長久以來，人類一直希望通過可控核聚變反應，來創造出“人造太陽”，從而獲得源源不絕的能源，大幅改善人們的生活。
那麼，什麼叫可控的核聚變？通俗來講就是跟人沒有關係。科學的一大特點就是可重複，不論誰做，條件相同，過程相同，得到的結果也相同。只要是一樣的儀器，不管是美國，歐洲還是日本的人造太陽，結果都是一樣可重複的，這就是科學。
要想使聚變電站工作起來，你需要用一個磁籠子形成一個等離子體，然後用非常高的溫度把等離子體加熱到上億攝氏度，它便會產生氦和中子，中子便會跑到包層材料裡進行加熱。加熱以後，把水轉化成蒸汽，用
蒸汽把電發出去。計算機CPU的速度每18個月翻一倍，而聚變的發展速度差不多16~17個月翻一倍。但是聚變最大的問題就是距離實現還是很遙遠，不像計算機這樣普及。但是在過去五十年中聚變已經發展很快了，像美國、日本、歐洲，它們在一些科學大裝置上同時實現了可控的核聚變。
在過去的幾年中，我們就開始了中國“人造太陽”之夢，這是我們設計的中國聚變工程實驗堆（CFETR）。
這個裝置的託卡馬克就放在紅色的主機中間 ，周邊是發電的功能。這一個裝置代表著中華民族騰飛和人類實現聚變的夢想，像一個展翅的大鵬。這就是一個完整的託卡馬克“人造太陽”裝置，我們做了30年。
中國聚變之路
中國很早之前就開始嘗試聚變實驗，但人造太陽托克馬克不是中國人的發明，是蘇聯人的發明。
大概在1989年蘇聯有意把一套托克馬克裝置送給中國。當時我們什麼都不會，這是一個很好的機會，於是用400萬人民幣的羽絨服、瓷器、傢俱換來了一個價值1800萬盧布的裝置。有了裝置，我們便應該驗證工程可行性。
大約在1985年，里根和戈爾巴喬夫談了一件象徵著人類美好前景的事情——在地球上建造一個人造太陽。這個人造太陽的功率是50×105℃，跟現在的發電站差不多。談判之後，這件事情共有七方參加，歐盟佔據最大（45%），其他六方——中國、日本、美國、印度、韓國、俄羅斯各佔9%，共出資100億歐元，要在法國Cadarache（卡達拉舍）建世界第一個真正意義上的人造太陽，叫國際熱核聚變反應堆（ITER）。
參加這個項目的好處就是相關中國企業得到很好的發展，掌握世界先進技術，規模和產量也有很大提升。儘管聚變能離我們還很遠，但是通過國際合作，中間產生的過程和技術都能很好的用在國民經濟發展上。
此次中國「人造太陽」東方超環 EAST 首次實現 1 億度運行，就是朝著未來聚變堆實驗運行邁出了關鍵一步，也為人類開發利用核聚變清潔能源奠定了重要的技術基礎。
未來中國的聚變到底怎麼做？
我國正在做實驗裝置參加ITER計劃，希望能在50到60年內實現商用。對中國來講，聚變的需求比任何一個國家都急迫。
未來，可控核聚變終將成為現實。到那時，我們將擁有取之不盡，用之不竭的清潔能源，我們將再也不必擔心化石能源枯竭問題，再也不用擔心溫室氣體導致大氣變暖問題，也不用擔心目前核電的放射性問題。同時，聚變能將給人類太空探索提供強大的驅動引擎，讓星際遨遊再也不受動力的困擾。
從火把到蒸汽機再到電氣，人類歷史上每一次能源革命，都導致了人類文明的革命。未來，誰能率先掌握可控核聚變技術，誰就將引領人類文明的革命。
50年前，人類就有個夢想——希望實現人造太陽。上大學的時候，我也有這個夢想。我希望在有生之年能夠做出人造太陽，讓沒有被文明照亮的地方被聚變能點亮。
作為一箇中國人，我希望第一個聚變電站是最好的，而且必須要建在中國。
《冷原子 熱太陽：從量子物理到美麗化學》
講述物理和化學微觀世界，主要對物理、化學等學科進行針對性地科學傳播，從冷原子到熱太陽，一本書帶你認識神奇物理與美妙化學。
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