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第三课 麦吉尔大学名人榜欧内斯特卢瑟福（第7页）

在宇宙中，等离子态是物质最常见的形态，其质量大约占了整个宇宙可见物质质量的99%以上。

在等离子态中，原子将被打破，原子核和电子将会彼此分离。

只有在这种状

态下，核聚变才会发生。

在高温高压下，太阳的核心数十亿年来一直在发生这样的聚变反应，将轻元素转化为较重的元素，将大量的质量变成光和热洒向宇宙空间。

但是，太阳中心的温度高达1500万℃，压力巨大得难以想象。

在这种情况下，原子核的运动能力才会够强，强到足以冲破彼此之间库仑力的巨大阻碍。

而如果要控制核聚变能量缓缓地释放，压力并不能太高，以免同时进行的聚变反应过多而失控。

压力降低，则要求温度升高。

受控核聚变的温度要求高得惊人，往往需要上亿摄氏度高温才行。

很明显，在地球上并没有任何固体物质能够经受这样的高温。

如何获得这样的温度以及如何在这样的高温下控制原子核，是受控核聚变需要解决的两个主要问题。

上亿摄氏度的高温，没有办法通过常规的方式获得。

现在人们使用电磁波来对等离子体加热，例如使用微波或者激光；而对高温等离子体的控制，也有两种常用方法：磁约束或者惯性约束——等离子体中那些带正电的原子核和带负电的电子，可以容易地通过电磁场分离开来。

也正是因为这样的特性，人们开始尝试使用电磁场来束缚这些高温的等离子体，将它控制在我们所希望的区域之内。

1938年，美国首先提出了使用磁场束缚高温等离子体的思路，但是在这方面首先成功的却是苏联。

1954年，莫斯科的库尔恰托夫研究所制成了

第一个这类装置，命名为托卡马克（Tokamak）。

这是个生造的词，来自环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、线圈（kotushka））四个词的拼合。

它的主体是一个甜甜圈形状的真空室，外面布满了线圈用以产生磁场。

当线圈通电后，将会在真空室内产生强烈的磁场，从而束缚住带正电的高温等离子体，并且与外界尽可能地绝热。

在1958年的“和平利用原子能”

会议上公开托卡马克装置后，各国纷纷仿效，建立起自己的托卡马克装置。

1968年，苏联的T-3托克马克获得了远远超过其他设备的性能，更进一步奠定了这种装置广泛使用的基础。

从20世纪70年代开始，在国际联合开发核聚变的协议下，这个领域理论和实践发展的速度，只有微处理器行业可以与之相比。

现在托卡马克装置的理论已经较为成熟，更大规模的实验也正在酝酿当中。

托卡马克采用微波加热，而采用激光加热的核聚变装置大都属于“惯性约束装置”

范畴。

2009年5月29日，美国国家点火装置（NIF，NationalIgnitionFacil-ity）正式落成，这是世界上最大的点火装置，能够将192束激光聚焦于一点，瞬间放出两兆焦耳的能量。

这些激光的靶点，则是一个直径只有两毫米的金属空心小球，其中装满了氢的同位素。

这个小球是人类能够制造出来的形状最完美的球体之一。

当192束激光同时击中这个小球时，金属外壳将会瞬间蒸发，产生的反作用力将填充的氢同位素瞬间加温加压到如同在太阳核心的程度，产生一个持续了十亿分之五秒的小太阳，同时放出多得难以想象的能量。

这是另一种产生受控核聚变的方式，虽然目前看起来还不太成熟——如果要产生持续的能量供应，需要每秒钟引爆十颗左右的小球，但是目前每天只能引爆一颗。

但是这不用担心，技术发展总比我们想象中要来得快得多。

终极实验

在法国南部那个风景秀丽的旅游区卡达拉舍（Cadarache），ITER正在建设当中。

这个全称为“国际热核聚变实验反应堆”

（IionalTher-moalReactor）的装置，到目前为止世界上耗资最高的科研项目之一。