能源的未来，是核聚变
本文转自全球技术地图，选自：forbes，编译：小雨
不是化石燃料，或可再生能源。
让我们暂时抛开气候的相关问题。也就是说完全忽略二氧化碳、地球的大气层、温室效应、全球性温度、海洋酸化和海平面上升之间的联系。从长远来看，我们仍然需要为能源的未来未雨绸缪。今天，世界上广泛使用的能源有两种：化石燃料（比如煤炭、石油或天然气）和可再生能源（比如风力、太阳能和水利发电）。它们各自都面临着一些问题。
即使我们忽略二氧化碳导致的全球气候变化问题，地球上的化石燃料都是有限的，而且提炼、运输、精炼和燃烧它们都会导致大量的污染问题。（图片来源：Greg Goebel）
化石燃料的问题很明显：一旦耗尽，就无法简单的产生更多，其总量是有限的。而且燃烧化石燃料也会产生污染，这是因为这些碳基燃料源的化学成分并不仅仅包含了碳和氢，燃烧它们（以产生能量）也会燃烧所有的不纯净物，并将它们释放到空气中。此外，提炼、运输和精炼的过程也不干净，会导致水源污染等。
风电场以及其它的可再生能源依赖于环境的变化，导致了不可控和不连续的问题。（图片来源：Winchell Joshua, U.S. Fish and Wildlife Service）
另一方面，可再生能源即使在它们发挥最出色的时候，也面临着不连续的缺点，比如遭遇到干旱或阴天等状况。同时，制造太阳能电板、建造水坝、生产风力涡轮机、以及制造需要储存大量能量的材料所产生的相关污染，使这些所谓的“绿色能源”也并非想象中的那么“绿色”。
面对这些问题，我们还有其它的选项吗？当然，一个长期的解决方案是核聚变。
核反应堆实验，蓝色辉光是契伦科夫辐射。（图片来源：Centro Atomico Bariloche, via Pieck Darío）
大多数人听到“核能”的时候总是会下意识的产生强烈的负面反应，这大概是因为我们时常听到核武器和核废料的概念，以及发生过的几次严重的核电站灾难性的事故（比如切尔诺贝利、三里岛和日本福岛）造成的环境破坏。当我们提到核裂变的时候，这些畏惧并不是完全没有根据的。但核裂变并不是唯一的选择。
太阳以及其它恒星，都是宇宙中的天然核聚变反应堆。它们之所以会发光都是因为在其核心进行着核聚变反应。（图片来源：DM）
1952年，美国在太平洋的埃内韦塔克环礁引爆了常春藤麦克核装置，这是人类第一次在地球上发生核聚变事件。我们知道，核裂变是指由较重的、不稳定的元素，比如钍、铀或钚（这些元素都具有较强的放射性），分裂成较轻的放射性元素，并释放出能量。然而，核聚变所需要的反应物是稳定的轻元素，比如氢、氦和锂等元素的同位素。聚变的产物也都是稳定的轻元素，比如氦、锂、铍和硼。
质子-质子链反应是恒星内部将氢聚变成氦的集中核聚变反应中的一种。（图片来源：Wikimedia Commons）
目前，无论是不受控或受控环境，核裂变都比较容易发生，并且能够轻松的超过均等临界点——能量输出要高于输入。但核聚变在受控的环境中却从来没有达到过均等临界点。为此科学家经过了长期不懈的努力，才有了今天的四种可能性：
惯性约束核聚变：利用激光将氢燃料丸——核聚变反应的燃料——进行压缩，使氢聚变成更重的元素（比如氦），并释放出大量的能量。
磁约束核聚变：利用电磁力代替机械压缩。磁场会压缩超高温等离子体，使核聚变反应在托卡马克式的反应堆内发生。
磁化靶核聚变：结合了以上两种方法，利用磁场来约束超高温等离子体，并用周围的活塞压缩燃料，使内部产生核聚变。
次临界核聚变：使用一种零融毁的次临界核裂变反应，来代替高温和惯性，触发核聚变反应的产生。
过去几十年，前两种方法一直是科学家在研究的方法，离达到均等临界点的目标似乎也越来越近。而后两种方法是近些年才出现的，特别是最后一种吸引了许多新的投资者和初创公司的加入。
该核聚变反应堆中的等离子体的温度极高，以至于不再发光。只有在靠近反应堆壁的温度较低的等离子才能被看到。（图片来源：National Fusion Research Institute, Korea）
未来，寻找一种可持续、并且无污染的新能源，是人类迫切需要解决的问题。从物理角度思考，核聚变是目前最完美选择。不幸的是，受控核聚变反应堆的研究从来都没有得到足够的资金支持。
如果我们能够把“核能”和“潜在的灾难”之间的联系从脑海中抹去，聚集更多的力量以解决资金和工程方面的难题，或许不久的将来，我们就能够真正的获得取之不尽的绿色能源。
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