簡單通俗地解釋一下： 核裂變，原材料鈾和钚，反應(yīng)進程可控，應(yīng)用的話，不去控制直接炸掉就是原子彈，控制起來慢慢反應(yīng)就是當(dāng)今遍布全球的核電站、核航母和核潛艇，其原料儲量有限，且反應(yīng)后會留下放射性廢料。 核聚變，原材料氫和同位素，廣泛分布于地球海洋、月球土壤、土星木星等氣態(tài)行星的大氣中，取之不盡，用之不竭，且不產(chǎn)生有害廢物，是可以“無限使用”的清潔能源。具體應(yīng)用的話，對于反應(yīng)進程，如果不去控制直接炸掉，那就是當(dāng)今威力巨大氫彈，已經(jīng)實現(xiàn)幾十年了。如果想對反應(yīng)進程加以控制，那該怎么辦呢？很遺憾，到現(xiàn)在為止，科學(xué)家們還沒有找到有效的辦法，為什么呢？因為核聚變反應(yīng)對環(huán)境的要求極為苛刻，核反應(yīng)的溫度太高了，有上億度，跟太陽中心一個溫度，人類目前還造不出可以承受如此高溫的材料，所以無法對核聚變的反應(yīng)進程加以有效的控制。這里需要特殊說明一下，恒星太陽就是一個巨大的天然形成的核聚變反應(yīng)堆，其內(nèi)部的氫持續(xù)不斷進行聚變反應(yīng)生成氦，同時釋放巨大的能量，所以可控核聚變裝置也被稱為“人造太陽”。那么問題來了，太陽的核聚變反應(yīng)是如何做到“可控”的呢？簡單來說，宇宙大爆炸之后，空間中存在著大量的氫，這些塵埃和氣體分子在各自引力作用下，逐漸聚合到一起，形成星云，進而進一步形成“氣團”，當(dāng)“氣團”自身質(zhì)量足夠大、引力足夠大時，就會把內(nèi)部中心的分子進一步壓縮，當(dāng)壓力足夠大、距離足夠近，超過了臨界限度，氫氣分子就會聚合形成氦，同時釋放大量能量，也就是發(fā)生了所謂的“核聚變反應(yīng)”，而這些能量將繼續(xù)支持反應(yīng)，從而讓反應(yīng)繼續(xù)持續(xù)不斷地進行下去。太陽的核聚變反應(yīng)已經(jīng)持續(xù)進行了50億年，預(yù)計還會持續(xù)50億年。那么，太陽為何沒像氫彈一樣直接爆炸，而是能持續(xù)穩(wěn)定地進行核反應(yīng)呢？可以簡單理解為反應(yīng)爆炸產(chǎn)生的向外的“膨脹力”與太陽自身向內(nèi)的“吸引力”達到了平衡，從而使核聚變反應(yīng)達到了穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。當(dāng)然，隨著時間的流逝，核原料逐漸消耗，質(zhì)量變小，引力變小，50億年后太陽將變得更輕并逐漸膨脹，成為一顆紅巨星。 不管太陽變成什么樣，現(xiàn)在的問題是，我們能否模仿太陽的原理，在地球上制造可以控制的核聚變反應(yīng)堆呢？顯然不能，不過，科學(xué)家和工程師們另辟蹊徑，找到了一些其他的代替辦法，比如，既然核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的等離子火球是帶電的，那么我們能否制造一個電磁鐵容器，通過電磁力將核反應(yīng)約束在容器內(nèi)部的空間中，避免其接觸內(nèi)壁呢？事實證明，這個方案是可行的，這是由前蘇聯(lián)科學(xué)家提出的“托卡馬克”方案，簡單來說，科學(xué)家們制造了一個外形像甜甜圈的圓環(huán)形裝置，為其通電，并在內(nèi)部空間生成了一個環(huán)形電磁場，核聚變反應(yīng)就在這個磁場的約束下進行，從而避免了其與容器內(nèi)壁的接觸，進而實現(xiàn)了“可以控制的核聚變”。那么，既然實現(xiàn)了，為什么沒有商業(yè)應(yīng)用呢？因為有一個十分尷尬的問題，那就是我們通過核聚變反應(yīng)發(fā)熱燒水產(chǎn)生的電力，遠遠少于維持裝置運行所消耗的電力，也就是產(chǎn)出小于投入，完全沒有商業(yè)價值。具體來說，該裝置耗電量巨大，無論是維持內(nèi)部的真空環(huán)境，生成電磁場，還是維持超導(dǎo)材料所需要的低溫，都需要耗費大量電力，以至于“出不敷入”，無法商業(yè)發(fā)電。所以，科學(xué)家和工程師們現(xiàn)在所做的事情，就是優(yōu)化該裝置，想方設(shè)法省電，比如研發(fā)更加先進性能更好的超導(dǎo)材料，以減少維持低溫環(huán)境所消耗的電力，或者研究探討和論證除了“托卡馬克”之外的其他方案，等等。 實際上，相關(guān)領(lǐng)域的研究十分困難，需要大量的人才和資金，遠遠不是單獨某一個國家所能承受的，需要國際合作。于是人們在歐洲搞了個國際合作項目ITER，大家共同出資，同時將不同的任務(wù)分包給不同的國家，中國也是參與者之一，而且中國現(xiàn)在大有另起爐灶自立門戶的意思。 人類對能源的利用遠不止此，就算三十年后可控核聚變實現(xiàn)了，也并不能一勞永逸。無論裂變還是聚變，核能的利用最多讓我們達到卡爾達肖夫一級文明，我們還要繼續(xù)探索如何利用太陽的全部能量，以及進行反物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量的探索。我們還沒有理解引力的本質(zhì)，還不知道四大相互作用、光速、時間、空間、物質(zhì)和能量之間的關(guān)系，還尚未統(tǒng)一經(jīng)典力學(xué)、相對論和量子力學(xué)幾大物理理論。也許超越光速和制造蟲洞需要全新的理論，以及我們無法想象的巨大能量，星辰大海還很遙遠，化學(xué)動力和核動力僅僅是個開始。