美聯社今天放出一個超級重磅的消息，標題為“US scientists set to announce fusion energy breakthrough：美國科學家將宣布突破可控核聚變”！

之前這類標題聽多了，還以為只是提高了點火溫度，或者延長了核聚變的時間。

但是文中居然放出一個十分重要的信息，那就是美國科學家已經實現了凈能量增益！

對于長期關注可控核聚變的人來說，凈能量增益的實現就意味著可控核聚變的成功。

有人甚至將此次實驗比喻成人類第一次從石油中提煉出汽油，并用于燃燒。

但是可控核聚變的意義遠超汽油之于工業革命的意義。

毫不夸張的說，如果此次實驗最后被證實，其意義堪比人類移民外太空，直接提高人類文明等級，沖出太陽系都指日可待！

而在國內各大平臺，美國實現可控核聚變的消息已經開始熱搜了！

據美聯社華盛頓的報道，美國能源部長詹妮弗·格蘭霍姆 (Jennifer Granholm) 將于周二（美國時間）宣布一項“重大科學突破”！

而英國《金融時報》已經提前透露了消息。該報道說，美國的科學家已經在實驗中首次實現了可控核聚變產生的能量超過點燃可控核聚變所需的能量，這就是凈能量增益。

但是目前這只是媒體的披露，至于官方的說法還有待時間的驗證！

什么是可控核聚變的凈能量增益？

經常關注可控核聚變的讀者，經常會看到我國的EAST（先進實驗超導托卡馬克實驗裝置）已經開始放電。

其實用可控核聚變放電，幾十年前人類就已經可以做到。但是放電不同于發電。放電只是試驗階段，而用可控核聚變發電則意味著可控核聚變的商業化。

很多人對可控核聚變都存在著誤解，以為可控核聚變目前還沒有實現，完全是由于工程上的問題難以解決！其實這種想法并不是十分正確。

我們思考一下，到底可控核聚變發展到哪一步才算成功？

一：將核聚變溫度提高到一億度！

二：反應時間提高到一個小時！

三：等離子體濃度提高到一兆安！

其實這三個條件都不是衡量可控核聚變成功的因素。

真正實現可控核聚變則是投入小于產出。

也就是用于實驗的能量投入要小于可控核聚變產出的能量。這樣就可以通過可控核聚變獲得額外的凈能量，這就意味著可控核聚變已經成功了。

之前我國的可控核聚變雖然也能放電，但是用于點燃可控核聚變投入的電力還是大于可控核聚變的放電量。那這就是一種虧本的買賣，也就不能意味著可控核聚變的成功。

那可控核聚變消耗的電力都用在哪了？

我們知道，可控核聚變就是將氫原子核聚變成氦原子核。在氫原子核聚變的過程中會導致質量虧損。這種質量虧損會以質能方程E＝MC2的形式釋放出來。

對人類來說，電解海水中可以獲得大量的氫元素。但是這只是第一步！用于聚變的氫原子一般都是氫的同位素氘和氚。光海水中就包含45萬億噸氘，一噸海水提煉出的氘如果用來聚變，釋放的能量相當于300噸汽油釋放的能量。

但是想從海水中獲得氘和氚就需要電離。這會消耗大量的電力！這只是第一步。

可控核聚變目前有很多方式，比較現實的有磁約束核聚變，慣性約束，激光約束核聚變等等方式。

但不管是哪種方式都需要約束，那約束誰呢？

當然是氫原子，如果沒有約束機制，你怎么能控制住氫原子？

而約束氫原子又會消耗大量的電量。

然后約束氫原子還是第二步，接下來如果讓氫原子相互碰撞，就得克服氫原子核外的電子之間的電磁排斥力。

所以就需要將用于核聚變的氫原子核外的電子全部打掉！

這樣就會形成大量的帶正電的原子核和帶負電的電子的等離子體。

用于實驗的等離子體越多越好，撞擊的幾率就越大，所以等離子體就會變成等離子漿！

這一過程又得消耗大量的電力！

等離子漿要想核聚變就得相互撞擊。所以就需要用外力施加壓力。比如慣性約束，激光約束，磁場約束等等都是給等離子漿試壓，從而提高氫原子核的撞擊力度和概率。

而磁場約束，慣性約束，激光約束的設備一旦運行，就意味著大量的電力消耗。

可控核聚變最重要的一點是聚變時的溫度必須高，起碼得達到數千萬攝氏度到上億攝氏度。溫度越高，意味著氫原子核撞擊越劇烈。這樣才有更大的概率沖破原子核之間的質子排斥，然后聚變成氦原子核，從而釋放核能。

但是維持上億的高溫談何容易，這得投入多大的電力，所以可控核聚變很大一部分用電量都在維持上億的高溫上。

另外核聚變過程中會釋放大量的中子，而中子不帶電，不受磁場的約束。隨著可控核聚變的不斷進行，反應堆里會不斷釋放中子，核聚變的效率越高，釋放的中子就越多。

這些中子基本無法被約束住，就像脫了韁繩的野馬到處亂撞，導致反應爐的籠罩壁被撞毀到失去屏障功能。

所以核聚變就不得不停止。這也就是可控核聚變點火時間不能維持長時間的根本原因。

但在這時候停止核聚變，反而是在聚變最高效的時候。下一次再點火，就相當汽車重新起步，這消耗的燃油比汽車維持高速運動的燃油大的多。

所以啟動一次可控核聚變會消耗大量的電力。如果可控核聚變釋放的電量遠不如投入的電量，那可控核聚變是無法成功的。

目前世界各國的可控核聚變都在解決投入與產出比的問題。只有壓縮投入的電力，增大產出的電力，這樣可控核聚變才會成功。

目前的問題是，現在只是在實驗室完成可控核聚變的投入大于產出，如果可控核聚變用于大規模商業化，那得建立核聚變站。

從實驗走向工業可能會導致核聚變效率降低，從而導致核聚變的實驗之路變得艱難！這或許又是一個亟待解決的問題！