前言：

有很多网友可能看到一些新闻，认为美国的核聚变成果是世界第一，处于领先地位。但是实际情况真的如此吗？双方究竟谁更胜一筹？我会尽量描述的简单直白，方便大家理解。

目前对可控核聚变的研究主要分为两类：

托卡马克

一、磁约束核聚变：使用磁场来把等离子体稳定在聚变容器中，通过控制磁场来调节等离子体的温度和密度，从而进行核聚变反应。其中中国的托卡马克核聚变实验装置EAST和HL-2M，就是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。

美国国家点火装置

二、惯性约束核聚变：采用激光产生的惯性约束等离子体，也就是说用高强度的激光瞬间加热靶丸（里面装填氘和氚作为燃料），形成高温高压的等离子体从而进行核聚变反应。中国的神光激光装置和美国国家点火装置就是使用的惯性约束聚变。

两种技术，究竟哪种会成功，需要解决什么问题才能成功？

理论上两种技术只要解决了各自所面对的问题，都能获得可控核聚变。

磁约束的托卡马克装置：

主要问题是材料问题，托卡马克需要长时间约束高温等离子体，所以对于材料的压力非常大。

大家用热水壶烧开水，当热量传导到热水壶的外壳上会非常的烫，相同的道理，中国的托卡马克装置可以达到1.6亿摄氏度，比太阳表面温度5600摄氏度几乎高了3倍，而目前已知的最耐高温的材料是钨（耐4000度高温，电灯里的灯丝材料就是钨）。

虽然约束等离子的磁场不怕高温，但是需要非常大的电流通过线圈产生强力磁场，在电流持续不断的作用下，电圈就会发热，所以材料问题是托卡马克装置必须解决的问题，一旦材料问题解决，剩下的就是一路坦途。

惯性约束的激光点火装置：

主要问题就不是材料问题了，激光点燃一次靶丸就产生一次能量，只要在可控条件下，输出能量大于输入能量，实现能量增益，就算是成功。

大家看到这里可能会产生疑惑，北京时间2022年12月13日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）宣布其国家点火装置实现了输入2.05兆焦耳能量，产生了3.15兆焦耳能量，产生的能量大于输入的能量，这不就是成功实现了核聚变吗？

其实这距离成功还有很长一段道路，要看你怎么去定义这个净能量收益，LLNL所定义的净能量收益，只是整个能量传输过程中的一小部分，把电能输入激光装置产生高能激光，再用高能激光点燃靶丸，靶丸燃烧后再产生能量，整个能量传递过程如果都考虑进去，产出的能量仅仅相当于输入能量的0.008，这还没算上产生电能的过程，算上后能量比更低。

LLNL需要几个小时才能产生一次这样的结果，但是如果要转变成电能，那么核聚变电站需要每秒产生10次同样的结果。通过以上内容，大家应该明白，激光聚变想要获得成功，还有一段遥不可及的距离，你还认为美国核聚变技术是世界第一吗？

中国托卡马克和美国国家点火装置的最新成果对比：

中国托卡马克（HL-2M），连续运行1000秒，最高温度1.6亿度，2020年12月4日在成都实现首次放电，2022年10月21日中核集团核工业西南物理研究院宣布，HL-2M等离子体电流突破1兆安培，但这不是上限，按照HL-2M的性能，等离子体的电流强度可以提高到2.5兆安培。

美国LLNL国家点火装置，2022年12月13日向一个胡椒粒一般大的靶丸（内含燃料）里输入2.05兆焦耳能量，产生了3.15兆焦耳能量，号称实现了能量增益，但真实输入输出能量比小于0.008，不知道为什么有那么多人尬吹[灵光一闪]。

而中国的托卡马克（HL-2M）相比美国LLNL国家点火装置技术路线更主流，因为托卡马克可以实现自持燃烧，只要实现自持燃烧，就不用去理会能量增益问题，只要控制好等离子体，就不需要外部的能量输入，聚变会持续的释放能量。

既然托卡马克的自持燃烧这么好，那么怎么实现自持燃烧呢？

1.达到足够高的聚变温度：聚变温度需要高于某个临界值，才能使核聚变反应速率达到足够高的水平。

2.保持热能平衡：热能产生速率和热能损失速率需要相等，以保持热能平衡。

3.维护稳定的磁场：磁场需要稳定，以防止热辐射损失太多热能。

4.控制辐射损失：通过对辐射损失进行控制，确保热能产生速率大于热散失速率。

5.维护对流稳定性：对流运动的稳定性对聚变系统的稳定性至关重要，需要进行维护。

通过以上我们能总结出，实现自持燃烧最重要的是两个条件——温度和磁场，超高的温度和稳定的磁场达到某个平衡的临界点时，就能实现自持燃烧。

磁约束聚变发展的利好消息

一个新型的高温超导磁铁能帮助中国托卡马克实现自持燃烧更进一步，新型高温超导磁铁能提供20特斯拉的磁场，是地球能产生的最强磁场，高强度的磁场能进一步保持等离子体与普通物质隔离，这样托卡马克能维持更强大的磁场，产生更高的温度，二者相辅相成，我们距离成功又更进一步。

虽然新型的高温超导磁铁不是中国研发的，但是新型材料的诞生还是进一步说明了中国选择的核聚变路线是正确的，托卡马克还有广阔的发展前景。

而激光约束聚变的代表装置美国国家点火装置，虽然也能实现自持燃烧，但是更困难，因为惯性约束核聚变需要在高速、大功率的核燃烧前提下实现自持燃烧，而磁约束核聚变则可以通过调节磁场来稳定燃烧。

既然磁约束核聚变这么好，为什么美国却选择激光约束聚变呢？

主要原因或许是激光约束聚变可以作用于军事领域，且美国发展多年，激光技术领先，有大量拥护激光约束聚变发展的各界人士。早在1952年氢弹便成功爆炸，这是激光约束聚变在军事领域的最早应用，随着激光聚变的发展，以及美国在军事领域的大量投入，使得美国的激光技术一直处于全球领先地位。

在激光技术领域并不否认美国的技术先进，但是这也说明美国在激光约束聚变领域的研究发展并不纯粹，中国和美国的核聚变技术研究不仅是路线的不同，在应用目的上也不同。

要知道激光约束聚变是可以小型化的，小型化的目的是什么？为人类提供清洁且低廉的能源？其真实目的简直昭然若揭。

总结：

中国选择磁约束聚变路线，开始可能是迫于激光技术的无奈，但或许正走在成功的道路上，中国在可控核聚变发展的领域具有更广阔的空间，有利于大规模的实际应用，更有希望率先成功研发可实际应用的可控核聚变反应堆。