核聚变是当氢原子核（氘和氚）结合形成更重的原子核（氦）时释放出大​​量能量。热核反应[1]，即原子核的聚变反应，是目前一种很有前途的新能源。氢原子核参与核反应引起的聚变反应，如氢（氕）、氘、氚、锂等，从热运动中获得必要的动能（见核聚变）。热核反应是氢弹爆炸的基础，可以瞬间产生大量热能，但目前还无法利用。如果能够在一定的约束区域内按照人们的意图以受控的方式产生并进行热核反应，就可以实现受控热核反应。这是目前正在进行实验研究的一个重大课题。受控热核反应是聚变反应堆的基础。聚变反应堆一旦成功，可能会为人类提供最清洁、取之不竭的能源。

编辑本节中的反应条件

核聚变是指小质量原子（主要是氘或氚）在一定条件下发生的热核聚变。太阳的能量来自其中心。

（如超高温和高压），原子核相互聚合产生新的更重的原子核，并伴随着巨大能量的释放的核反应形式。原子核中蕴藏着巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核到另一种原子核）往往伴随着能量的释放。如果由重原子核变成轻原子核，则称为核裂变，如原子弹爆炸；如果它从轻原子核变成重原子核，则称为核聚变，如太阳的辉光和热量的能源。目前，人类已经可以实现不受控制的核聚变，比如氢弹的爆炸。然而，能源要想被人类有效利用，就必须合理控制核聚变的速度和规模，实现持续稳定的能源输出。科学家们正在努力找出控制核聚变的方法，但似乎还有很长的路要走。

编辑本段可控核聚变方法

目前可控核聚变方式主要有几种：超声波核聚变、激光约束（惯性约束）核聚变、磁约束核聚变（托卡马克）。典型的聚变反应为 411H—→42He+20n+1e+2.67×107eV 21H+ 21H—→32He+10n+3.2×106eV 21H+21H—→31He+11H+4×106eV 31H+21H—→42He+10n+1.76 ×107eV 净反应最后三个反应是521H—→42He+32He+11H+210n+2.48×107eV

编辑本段核聚变的应用

1、可控核聚变发生的条件 产生可控核聚变所需的条件非常苛刻。我们的太阳依靠核聚变反应为太阳提供动力。 EAST全超导非圆形截面核聚变实验装置

太阳系带来光和热，其核心温度达到1500万摄氏度。此外，还有巨大的压力可以使核聚变正常反应。但地球没有办法获得巨大的压力，只能通过提高温度来弥补。不过，这样一来，温度就得达到上亿度。没有任何固体材料能够承受核聚变的高温，只能受到强磁场的约束。此外，在如此高的温度下，核反应的点火也成为一个问题。然而，2010年2月6日，美国利用高能激光器实现了核聚变点火所需的条件。中国也有点燃我国核聚变的“神光二号”。 2、核聚变反应装置 目前，最可行的可控核聚变反应装置是托卡马克装置。托卡马克是一种环形容器，利用磁约束来实现受控核聚变。它的名字“托卡马克”来自于“toroidal”、“kamera”、“magnet”和“kotushka”。它最初是由阿齐莫维奇等人于 20 世纪 50 年代在苏联莫斯科库尔恰托夫研究所发明的。托卡马克的中心是一个环形真空室，外面缠绕着线圈。当通电时，托卡马克内部会产生巨大的螺旋磁场，将里面的等离子体加热到很高的温度，从而实现核聚变。我国还拥有两座核聚变实验装置。 3、核聚变的优点和缺点： (1)．核聚变释放的能量比核裂变释放的能量更多 (2)。无高端核废料 (3)。对环境不会造成重大污染，反应过程易于控制。核事故的风险极低！ （4）。燃料供应充足。地球上有10万亿吨重氢（1升海水中含有30毫克氘，30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油）（5）。不能用作核武器的材料，不会受到政治干预！缺点：反应要求极高，技术要求极高。从理论上来看，利用核聚变制造武器并提供部分能源是非常有利的。但目前人类还没有办法更好地利用它们。 （对于核裂变，由于原料铀储量少，政治干扰大，放射性和危险性高，核裂变的优势无法充分发挥。截至2006年，核能（核裂变能）发电量约占占世界总电量的15%，说明了核裂变的应用规模之大，表明核聚变能源比核裂变具有更大的优势，科学家预计核聚变的前景更加光明。聚变电站要到2050年左右才会投入商业运行。将广泛造福人类。）

编辑本段核聚变和恒星发光原理

当四个氢原子在高温下非常靠近时，当四个质子碰撞时，其中两个会衰变，释放出两个反中微子和一个正电子，它们变成中子。这两个正电子会与核外的电子相互湮灭，形成两个光量子；剩下的两个中子、质子和电子将恰好形成一个氦原子。大多数恒星通过质子衰变发光，这在日常生活中也非常有用。

用另一个定义编辑本段

氢弹是一种比原子弹威力更大的核武器，利用核聚变发挥作用。 EAST全超导非圆形截面托卡马克实验装置

核聚变过程与核裂变相反。这是将多个原子核合并为一个原子核的过程。只有较轻的原子核才能进行核聚变，比如氢同位素氘（dao）、氚（chuan）等。核聚变也释放出巨大的能量，而且释放的能量比核裂变还要大。氢聚变成氦的过程在太阳内部不断进行，其光和热是由核聚变产生的。核聚变可以释放出巨大的能量，但目前人们只能在氢弹爆炸的那一刻实现不受控制的人工核聚变。要想利用人工核聚变产生的巨大能量为人类服务，核聚变必须在人们的控制下进行。这就是受控核聚变。实现受控核聚变的前景极其诱人。不仅因为核聚变可以释放出巨大的能量，还因为核聚变所需的原料氘（氢的同位素）可以从海水中提取。经过计算，从1升海水中提取的氘核聚变释放的能量相当于100升汽油燃烧释放的能量。世界上的海水几乎是“取之不尽、用之不竭”的，因此受控核聚变研究成功将使人类摆脱能源危机。但人们还不能进行受控核聚变，主要是因为核聚变所需的条件非常苛刻。核聚变需要一亿度的高温才能发生，因此也称为热核反应。你可以想象，没有任何材料可以承受一亿度的温度。除此之外，还有许多难以想象的困难需要克服。尽管困难重重，但通过不断的研究，还是取得了可喜的进展。

科学家们设计了许多巧妙的方法，例如使用强大的磁场来约束反应以及使用强大的激光来加热原子。可以预见，人们最终会掌握控制核聚变的方法，让核聚变为人类服务。利用核能的最终目的是实现受控核聚变。裂变通过分裂原子核释放能量。在聚变过程中，能量通过较轻的原子核聚集成较重的原子核而释放。最常见的是氢同位素氘（读作“刀”，又称重氢）和氚（读作“川”，又称超重氢）聚集成较重的原子核，如氦，以释放能量。与核裂变相比，核聚变有两大优点。首先，地球上蕴藏的核聚变能比核裂变能丰富得多。据计算，每升海水中含有0.03克氘，因此地球上仅海水中就有45万亿吨氘。 1升海水中含有的氘所提供的能量相当于通过核聚变燃烧300升汽油所释放的能量。地球上蕴含的核聚变能量大约是所含能够核裂变的元素所能释放出的核裂变总能量的1000万倍。可以说是取之不尽、用之不竭的能源。至于氚，虽然自然界中不存在，但可以通过中子与锂相互作用产生，海水中也含有大量的锂。第二个优点是干净、安全。由于它不产生污染环境的放射性物质，因此是清洁的。同时，受控核聚变反应可以在稀薄气体中持续稳定地进行，因此是安全的。国际热核聚变实验堆示意图

目前实现核聚变的方法有很多种。最早著名的方法是“托卡马克”式磁场约束法。它利用强电流产生的强磁场，将等离子体限制在很小的范围内，以达到上述三个条件。虽然在实验室条件下已经接近成功，但距离工业化应用还很远。按照目前的技术水平，建造托卡马克式核聚变装置需要数千亿美元。另一种实现核聚变的方法是惯性约束法。惯性约束聚变是将几毫克氘、氚的混合气体或固体放入直径约几毫米的小球中。从外部均匀地注入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸发。由于它的反作用力，球面内层被向内挤压（反作用力是依靠它来约束气体的惯性力，所以称为惯性约束），就像喷气式飞机的气体向后喷出推动飞机前进时，小球内的气体受到挤压，压力增大，伴随着温度急剧升高。当温度达到所需的着火温度（可能需要几十亿度）时，球内的气体发生爆炸，产生大量的热能。这个爆炸过程非常短，只有几皮秒（1皮秒等于万亿分之一）。如果每秒发生三四次这样的爆炸并持续持续，释放的能量相当于一座百万千瓦的发电站。尽管原理如此简单，但现有的激光束或粒子束所能达到的功率仍然比需要的功率低几十甚至几百倍。再加上其他各种技术问题，惯性约束核聚变至今仍难以实现。尽管实现受控热核聚变还有很长的路要走，但其光明前景的巨大诱惑正吸引着世界各地的科学家们努力奋斗。

编辑本段原则

简单答案：根据爱因斯坦质能方程E=mc2。当原子核聚变时，部分质量转化为能量并释放出来。只有少量的质量才能转化为大量的能量。当两个轻核碰撞时，它们可以形成原子核并释放能量。这是聚变反应。该反应中释放的能量称为聚变能。聚变能是利用核能的另一个重要方式。最重要的聚变反应是： 其中D是氘（重氢），T是氚（超重氢）。上述两组反应的总效果为：即每“烧掉6个氘核，总共释放43.24 MeV能量，相当于每个核子平均释放3.6 MeV能量。这是200/200/ 236 = 0.85 MeV，比裂变能高4倍，因此核聚变所用的燃料是氘。 (D)和氚在海水中大量存在。海水中每600个氢原子中约有1个氘原子，每升海水中的氘总量约为40万亿吨。海水中氘的完全聚变相当于300升汽油燃料的能量，按照目前世界消耗的能量计算，海水中氘的聚变可持续数十年。锂主要有两种同位素：锂6和锂7。锂6吸收热中子后可以变成氚。并释放能量。锂-7 必须吸收快中子才能变成氚。地球上锂的储量虽然比氘少很多，但也超过2000亿吨。

用它来生产氚，足以维持到人类使用氘和氘聚变的时代。因此，核聚变能是一种取之不尽、用之不竭的新能源。在人类在地球上可预见的生存时间内，水中的氘足以满足人类未来数十亿年的能源需求。从这个意义上来说，地球上的聚变燃料是无限丰富的，可以满足未来的需要。聚变能源的发展将“一劳永逸”解决人类的能源需求。六十年来科学家的不懈努力，为人类在这方面展现了光明的前景。典型聚变反应为 411H—→42He+20-1e+2.67×107eV 21H+21H—→32He+10n+3.2×106eV 21H+21H—→31H+11H+4×106eV 31H+21H—→42He+10n+ 1.76× 107eV 的净反应最后三个反应为521H—→42He+32He+11H+210n+2.48×107eV，即每5次21H聚变释放2.48×107eV能量。氘是一种相当丰富的氢同位素，海洋中每 6,500 个氢原子就有 1 个氘原子，这意味着海洋是极大量氘的潜在来源。仅1L海水中就有1.03×1022个氘原子。也就是说，1Km3海水中氘原子的势能相当于燃烧13.60亿桶原油的能量。这个数字大约是地球上石油储量的总和。

为了使原子核之间发生聚变，它们必须接近飞米级。为了达到这个距离，原子核必须有很大的动能来克服电荷之间巨大的斥力。为了使原子核具有足够的动能，必须将它们加热到非常高的温度（高于几百万摄氏度）。因此，核聚变反应也称为热核反应。原子弹爆炸产生的高温会引起热核反应，这就是氢弹爆炸的原理。受控核聚变是等离子体核在高温下以受控方式融合大量原子核，同时释放能量的反应。氘是最重要的聚变燃料，海洋是氘的潜在来源。一旦以氘为基本燃料的受控核聚变得以实现，人们将拥有几乎取之不尽的能源。氢弹爆炸释放的大量聚变能和原子弹爆炸释放的大量裂变能都是不可控的。第一颗原子弹爆炸十多年后，人们找到了控制裂变反应的方法并建造了裂变发电站。原本以为氢弹爆炸后可以建造聚变电站，但事情并没有那么简单。即使是地球条件下可以发生的聚变反应：31H+21H—→42He+10n+1.76×107eV也只能在极高的温度（＞4000℃）下才能发生，并且有足够大的碰撞概率才能大量发生。因此，真正能够作为能源的受控热核聚变反应，不仅要产生并加热等离子体到数亿摄氏度的高温，还要有效抑制这种高温等离子体。这是近几十年来一直在研究的问题，也是有望克服的目标。在国内，中国科学院物理研究所、中国科学院等离子体物理研究所、西南物理研究所在实验工程和理论研究等各方面做了大量的工作，并取得了一定的成果。取得了许多重要进展。