用1升水“释放”燃烧300升汽油的能量
核聚变是将较轻的原子核聚合反应而生成较重的原子核，并释放出巨大能量。
1952年，世界上第一颗氢弹成功试爆，让人类认识到氘氚核聚变反应的巨大能量。但氢弹爆炸是不可控的核聚变反应，不能提供稳定的能源输出。从此，人类便致力于在地球上实现人工控制下的核聚变反应（即可控核聚变），希望利用太阳发光发热的原理，为人类铺展能源自由之路。因此，人们也将可控核聚变研究的实验装置称为“人造太阳”。
氘氚聚变作为能源，具有明显优势。首先，氘氚聚变所需燃料在地球上的储量极为丰富。氘大量存在于水中，每升水可提取出约0.035克氘，通过聚变反应可释放相当于燃烧300升汽油的能量；氚可通过中子轰击锂来制备，在地壳、盐湖和海水中，锂大量存在。其次，氘氚聚变反应不产生有害气体，无高放射性活化物，对环境友好。
然而，“人造太阳”维持自身燃烧的条件非常苛刻。英国科学家劳逊在20世纪50年代研究了这一条件的门槛——也被称为聚变点火条件。据计算，实现可观的氘氚聚变等离子体离子温度要大于1亿摄氏度，等离子体密度、温度和等离子体能量约束时间的乘积（“三乘积”）大于5×1021千电子伏特·秒／立方米。
数十年来，国际上探索了众多核聚变路线。目前，实现核聚变反应主要有引力约束、磁约束、惯性约束3种方式。太阳因本身质量巨大，可通过巨大引力，在极端高温高压的环境下发生引力约束核聚变反应。而在地球上，实现可控核聚变主要有磁约束核聚变、激光惯性约束核聚变两种方式。激光惯性约束核聚变可以采用激光作为驱动器压缩氘氚燃料靶丸，在高密度燃料等离子体的惯性约束时间内实现核聚变点火燃烧。采用强磁场约束等离子体的方法把核聚变反应物质控制在“磁笼子”里面，就是磁约束核聚变。 |
