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核聚变反应堆,人类为啥造得了氢弹，却造不出核聚变反应堆呢？

admin admin 发表于2024-03-04 16:20:51 浏览18 评论0

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目前世界范围内能够实现核聚变的反应装置为

目前世界范围内能够实现核聚变的反应装置为世界上最大的核聚变装置——国际热核聚变实验反应堆（ITER）
托卡马克装置是一种利用等离子体物理学原理来实现核聚变的装置。在托卡马克装置中，氘氚聚变的过程主要包括以下几个步骤：加热：将氘氚等离子体加热到高温状态，使其能够克服库仑排斥力，进入聚变反应状态。
3.聚变反应：在高温高密度的等离子体中，氘氚核发生聚变反应，产生氦和中子等粒子。4.能量回收：利用聚变反应释放的能量，通过热交换器等设备将其转化为电能或其他形式的能量。
总的来说，托卡马克装置通过控制等离子体的温度、密度、约束等参数，实现了氘氚聚变反应的控制和稳定，为实现核聚变能源的商业化应用提供了重要的技术基础。
全超导托卡马克核聚变未来的发展计划
全超导托卡马克核聚变发展目标通过15年2006-2020的努力，使EAST成为中国磁约束聚变能研究发展战略体系中最重要的知识源头，使中国核聚变能开发技术水平进入世界先进行列。
同时，积极参与国际合作，消化、吸收、掌握聚变堆关键科学与技术，锻炼队伍，培养人才，储备技术，使得中国有能力独立设计和建设或参与国际合作聚变能示范堆。
HT-7装置是国际上正在运行的EAST投入正式运行之前第二大超导托卡马克装置，配合EAST的科学目标开展高温等离子体的稳态运行技术和相关物理问题的研究。
其稳态高参数等离子体物理实验结果和工程技术发展对EAST，最终科学目标的实现和国际聚变研究都具有重要的直接意义。

核聚变是驱动恒星的引擎，那么人造聚变反应堆是如何工作的呢？


核聚变是驱动恒星的引擎，许多人认为这是能源技术的“圣杯”。一个正常运转的聚变反应堆可以无限期、安全和无危险地为世界提供几乎无限的能源。不幸的是，这项技术仍然是科幻小说的素材。这让许多读者不禁要问，“什么是核聚变，人造聚变反应堆是如何工作的”？

在我们进入聚变之前，我们先来谈谈裂变。核裂变与核聚变相反，它是分裂原子的过程。当原子分裂时，无论是通过放射性衰变（放射性）还是通过核连锁反应（核弹），它们都会释放出大量的能量和电离辐射。核电站利用这种裂变能为全世界11%的人口提供电力。
聚变是将两个或多个原子结合起来创造新东西的过程。当两个质量比铁低的原子核发生这种情况时，这个过程会产生大量的能量。当原子核与比铁重的质量结合时，它实际上消耗能量。后者是对恒星的死刑判决，当一颗恒星开始在其核心熔合铁时，它就要变成超新星了。

现在，我们只讨论前者，融合能产生能量的较轻的原子核。这些较轻的原子核的行为可能与我们的直觉相反。当我们试图把两件事推到一起时，这需要工作和精力去做。当我们试图将原子融合在一起时，它们实际上想在原子足够接近后粘在一起。当两个原子粘在一起并融合成新的东西时，它们释放出大量的能量。
在核聚变之后，实际上需要一点能量才能把它们维持在融合状态。不幸的是，由于氢原子具有相同的电荷，所以当它们彼此靠近时，就会相互排斥。这有点像迷你高尔夫——如果你想把球放在一个陡峭的斜坡上的洞里，要把球挪到洞附近需要一点功夫。但一旦球越过了洞的边缘，它就会立即下沉并弹入原位，它“回家”。这要归功于强大的核力，它能使原子“粘在一起”。

更大、更重的原子的工作方式有点不同。它们只是勉强保持在一起，丝毫的扰动都会使它们碎裂并导致能量释放。这就是我们所说的放射性，这种效应用来加热水，形成蒸汽可以驱动涡轮机，为核电站发电。
核聚变研究已经进行了几十年。虽然进展缓慢，但近年来取得了一些令人振奋的进展。虽然实现核聚变的方法有近十几种，但目前有两种设计处于领先地位，最有希望获得成功。它们是惯性约束聚变和磁约束聚变。
惯性约束融合
描述惯性约束聚变的一种俗语称为激光聚变。这是一个名副其实的描述，因为这正是它的本质。几十个世界上最强大的激光被激发，然后在系统中被放大，然后聚焦到一个小目标上。目标通常是一（10毫克）氘 - 氚小球。激光以这样的力量、速度和能量撞击，压缩颗粒并在其有时间通过传统方法使其自身破裂之前立即加热。这个过程发生得太快（在10^(- 11） 到1010^(-9 ） 秒之间），以至于离子被自己的惯性卡住，这就是惯性约束聚变这个名字的由来。

一旦氘 - 氚小球达到一定的压力和温度，就会实现“点火”。“点火”是指小球开始连锁反应的过程，这种连锁反应导致物质开始熔化，从而产生大量的能量。一个10毫克的氘 - 氚小球实现聚变，相当于燃烧一整桶石油。
小球本身是氘和氚的一对一混合物，氘 - 氚都是氢的同位素。全球氘的供应实际上是无限的，它可以从各种形式的水中蒸馏出来，每升海水中含有33毫克的氘。另一方面，氚确难以获得，它是一种快速衰变的氢元素，在自然界中极其罕见。全球氚的总供应量约为45磅。幸运的是，它可以在核聚变过程中产生。当中子撞击聚变反应堆包层壁中的锂时，它被“繁殖”。任何未来的大规模商业化ICF聚变反应堆计划，都必须包括培育自己的氚。
虽然实验性的激光聚变确实能实现“点火”，但问题是从中获得的能量比你投入的能量要多。激光所需的能量相当可观，而对于加利福尼亚州的美国国家“点火”设施（NIF），他们需要将产量提高100倍，才能达到收支平衡。另一个问题是小球本身；如果激光击中小球，而小球没有被均匀地压缩和加热，不仅会有显著降低能量增益的风险，还有可能根本无法实现“点火”。
磁阻融合
磁约束聚变比激光聚变更奇特。实现聚变的过程是使用强磁场来挤压、加热和控制过热的等离子体。等离子体在环形反应器中循环，其中附加的加热等离子体的方法也在辅助加热等离子。 电流也流过等离子体，在某些情况下，还会发生微波，中性束注入和射频加热。 目的是使等离子体尽可能热以引发聚变，温度需要达到或超过1.5亿摄氏度。

在这两种类型的聚变系统中，磁约束被认为是更成熟的技术，可能是第一种实现核聚变净能量增益的技术。然而，它也不是没有自己的挑战。为了达到自我维持聚变所需的温度，必须精确控制等离子体。这是一个技术难题，因为过热的等离子体难以控制。想要控制它，就像把水放在手掌里，然后把它塑造成某种东西。水要么从你的手上漏出来，要么立即失去形状，形成杂乱无章的水坑。将等离子体保持在你想要的位置，如何使用它，并防止它接触反应堆壁，是物理学家面临的最大挑战之一。
等离子体中的杂质和电流或磁场中的不稳定性也会对物体造成干扰，从而阻止聚变的发生。核聚变反应堆壁也有中子损伤的危险，聚变导致中子轰击反应堆壁，并导致金属变弱、变脆并最终腐烂。这有利于氚的“繁殖”，但对本来就很脆弱反应堆壁却不利。
正如我们在这篇文章的开头提到的，聚变力有潜力为我们提供几乎无限的能量。然而，好处并不止于其止。除了能源生产外，为反应堆提供动力所需的燃料量很小，这些燃料可以从海水中蒸馏获得。聚变反应堆产生的辐射也比我们生活在地球上所经历的自然背景辐射少。

世界上近70%的能源来自燃烧煤炭、石油和天然气。由于核聚变不涉及燃烧，所有的污染空气源和废物几乎会在一夜之间消失。尽管核聚变反应堆有一些核废料，但与典型裂变反应堆在其使用寿命内产生的废料量相比，微不足道。核聚变产生的高风险废物也不是高水平，也不是武器级材料。核聚变仅产生少量放射性废物，且只在大约50年内保持着危险的放射性，因此处置问题就不那么令人担忧。也没有导致放射性爆炸释放（如切尔诺贝利）的熔毁风险。这是因为聚变使用的燃料量很小，不可能发生失控反应， 燃料在进行其他操作之前会自行燃烧。
核聚变能力的另一个好处是，它可用于星际太空旅行。
据推测，冷聚变是一种核反应，可能会在室温附近发生。过去几十年来，有那么几个人声称实现了“冷聚变”，但到目前为止，还没有人能够用自己的设备在自己的实验室再现“冷聚变”。实现冷聚变的可能性很小的原因之一是库仑势垒。在恒星的核心和我们的实验聚变反应堆中，由于施加了巨大的热和压力，这个屏障很容易被克服。没有这些极端环境，持续的核聚变是不可能的。

为了摆脱该术语的负面烙印，那些继续研究该聚变领域的人更喜欢使用术语“低能核反应”（LENR）。 目前，冷聚变与永动机属于同一类科学。在欧洲核子研究中心工作的物理学家道格拉斯·R·O·莫里森，把冷聚变称为病理科学的一个例子。这个词是1953年诺贝尔化学奖得主欧文·兰缪尔创造的。他用病理科学这个词来形容一个研究领域，在这个领域的大多数科学家放弃它后很长一段时间内却没有“消失”，还有个别人在坚持研究。

为什么和反应堆会发热？

核反应堆会发热是因为核反应堆中发生的核裂变或核聚变过程产生了巨大的能量释放。
在核裂变应堆中，重核（如铀-235或钚-239）的核分裂会产生大量的能量，同时释放出中子。这些中子可以引发附近其他重核的核分裂。这个过程会持续进行，产生足够的中子和热能来维持连续的核链式反应，形成核裂变链式反应。
在核聚变反应堆中，轻核（如氘和氚）在高温和高压条件下发生聚变反应，将释放出来的能量转化为热能。核聚变反应是太阳和恒星中的主要能量来源。
这些核反应过程产生的能量以热能的形式释放，在核反应堆的燃料（如核燃料棒）中产生非常高的温度。因此，核反应堆需要冷却系统来控制温度，并将产生的热能转化为电能或其他形式的能量。
总之，核反应堆会发热是因为核裂变或核聚变过程中产生了大量的热能释放，这是核能的基本原理。这种热能可以用来产生电能，也可用于其他工业和生活应用。

核反应堆是核聚变还是核裂变

核能来自核聚变或核裂变两类核反应原理，但全球核反应堆主要采用核裂变反应原理，主要是因为核裂变可控而核聚变控制难度大。
与核裂变原理不同，核聚变是指由质量小的原子在一定条件下，只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用。
相较于核聚变，核裂变优点是原材料比较好获取，可控核裂变的反应条件比较能达到，如不需要太高的初始温度，中子吸收棒控制反应速率较易操作等，其技术条件较为成熟、已经大规模商业化。
核能发电的特点
核能发电有一个重要的优点—非常清洁，与火电站相比，核电站从环保角度来讲简直就是做到了极致。火电站向大气中释放的放射性物质比核电站还多，同时它还向大气中释放大量的碳、硫和其他元素。
能量高度集中，燃料费用低廉，综合经济效益好，1公斤铀-235或钚-239提供的能量在理论上相当于2300吨无烟煤。在现阶段的实际应用中，1公斤天然铀可代替20—30吨煤。虽然原子能发电一次性基建投资较大，可是核燃料费用比煤和石油的费用便宜得多。所以，原子能发电的总成本已低于常规发电的总成本。

电影中的微型核聚变反应堆有可能实现吗？

有可能。因为人类的科技还在不断的进步，所以未来有一天应该能把电影中的微型核聚变反应堆变为现实。
其实很多电影里的微型核聚变反应堆都是不能实现的，主要是因为反应需要很大的量。
有可能，因为现在美国已经开始研究这样的微型核反应堆，并且取得了一定的成果。
看过漫威电影《钢铁侠》的人们，或许都向往拥有那样一身所向披靡的战甲。但是，对于驱动战甲的微型核聚变反应堆可能并没有过多在意。那么这样一个核心的角色，现实生活中有没有人在研究呢？
轻核结合成重核的过程我们成为核聚变。这个过程会释放出巨大的能量，原则上这些能量被充分利用，就会产生源源不断的动力。
为了能够捕捉到那些数亿度的高温气体，科学家们研发出了托克马克磁约束装置。这是目前磁约束核聚变方向采用的主流方案，也是研究较多、发展较好的一种反应器。中国的东方超环EAST就属于这一类。
这个过程虽然听起来简单，但是在有关技术方面还是存在诸多问题。超大的核聚变装置以及能量存储问题都是需要日后解决的麻烦。
不过，这并没有阻挡科学家研发迷你版核聚变反应堆的想法。更够制造出较小的核聚变反应堆提供动力的飞机和轮船更是各国的梦想。
2015年，美国麻省理工的科学家们就曾宣布设计了一款小巧且能量高的核反应堆，并称这一技术可以在10年内投入商用。
该装置的磁场线圈采用了能够制造出更强磁力的超导材料稀土钡铜氧化物，能让等离子体聚集在更小的空间当中，这样制造建造反应堆的用料和时间都将变少。
新的磁场技术也让核聚变容器能够得到更强磁场的保护，不至于被氢聚变成氦所释放的巨大能量融毁。
其实在2014年路透社就报道过，洛克希德·马丁公司已经在小型聚变反应堆方面取得技术突破，首个反应堆体积已经缩小到可放入一辆卡车，并预计在未来10年内投入使用。
之后，洛克希德-马丁公司旗下的“臭鼬”工厂又获得了多项紧凑型核聚变反应堆的专利。项目负责人McGuire表示，初期研发工作表明，构建一个功率为100MW、规格为7X10英尺的反应堆具有技术可行性，并且可安装在大型卡车的后端。
臭鼬工厂的这次新设计方案尽管也属于磁约束型装置，但是却和托克马克有很大区别。同时新的反应堆比之前的规格也缩小了90%。
随着在微型核聚变技术方面的群龙逐起，我国也开始了小型核聚变技术的研究进程。由国内知名能源企业新奥集团所建成的新奥“玄龙-50”装置是托卡马克聚变和仿星器聚变装置之后的另一种磁约束高温等离子体实验装置。
2019年这个由首个宣布研发聚变能源的中国民营企业建造的核聚变装置，第一次实现了等离子体放电。尽管离紧凑型核聚变装置还有不小的距离，但这仍然是我国在这一领域跨出的巨大一步。
其实，即使是国外较为先进的微型核聚变技术，也还是会存在诸多限制。而且现有技术也只能将核聚变设备缩小到0.3到2米，这与电影《钢铁侠》中手掌心大小的“方舟反应堆”还相差甚远。微型核反应堆要想实现应用，还有很长的路要走。

聚变反应的反应堆

有人还没搞清楚核聚变和核裂变就来说不可能。
核裂变=原子弹，原子弹用材料铀或钚，利用高纯度矿石达到临界质量发生链式反应，把铀或钚裂变成其他元素释放出能量。
核聚变=氢弹，用氢的同位素在高温下发生聚变，释放出中子，合成为氦元素释放出能量。
简单说，元素周期表排名靠前的都是轻元素，靠后的都是重元素。轻元素聚合变成重元素叫聚变，重元素衰变变成轻元素叫裂变，搞搞清楚再来说话。
核聚变的能量可以秒杀核裂变，因为所有的恒星都是靠核聚变发光发热的，比如太阳。
核聚变的污染远远小于核裂变，氢的同位素都是在海水里提炼的，不具有放射性，可以说这个才是清洁能源。
目前可控核聚变的反应堆连高中生都能做出来，但前提是反应时间多久？反应温度多高？持续一秒钟也可以说我做成了一个聚变反应堆，但和发电级别的大型聚变反应堆比起来就很渺小了。
目前全世界都没有核聚变反应堆发电的，不是因为不能发，而是因为不划算。
我花一亿度电让氢的同位素达到了临界温度，他们开始发生聚变，最后只产生了一亿度电，你说谁会干这蠢事？建这样一个聚变反应堆电站做实验也就罢了，拿去发电就有点滑稽了。
核聚变反应堆，中美印等七大国齐出手，将解决困扰人类的难题
ITER Tokamak 反应堆我们首先探讨磁约束。下面是它的工作原理：加速器释放出微波、带电粒子束和中性粒子束，用于加热氢气的气流。在高温下，氢气从气态变为等离子体。这种等离子体受到超导磁体的挤压，进而发生聚变。在用磁场约束等离子体时，最有效的磁体形状是面包圈形（即环形）。采用这种形状的反应堆称为 Tokamak。ITER Tokamak 将是一个独立式反应堆，其部件都装在不同的盒子中。进行维护时，工作人员可以方便地插入和拔出这些盒子，而不必拆开整个反应堆。该 Tokamak 的等离子体环形室将采用 2 米的内半径和 6.2 米的外半径。下面我们来详细考察 ITER 核聚变反应堆，看看磁约束是如何起作用的。 ITER Tokamak 反应堆的主要组件包括：真空室 -- 用于盛放等离子体，并将反应室置于真空中中性束注入器（离子回旋系统）-- 将加速器释放的粒子束注入等离子体中，以便将等离子体加热到临界温度磁场线圈（极向环形）-- 用磁场来约束、定型和抑制等离子体的超导磁体变压器/中央螺线管-- 为磁场线圈供电冷却设备（冷冻机、低温泵）-- 用于冷却磁体包层模块 -- 由锂制成，用于吸收核聚变反应中的热量和高能中子收集器 -- 排出核聚变反应中的氦产品 下面是磁约束核聚变过程的作用机制：核聚变反应堆加热氘和氚燃料的气流，使之形成高温的等离子体。接下来，反应堆对等离子体施加压力，继而发生聚变。启动核聚变反应所需的电能约为 70 兆瓦特，但该反应生成的电能约为 500 兆瓦特。核聚变反应将持续 300 到 500 秒（最终将形成持续的核聚变反应）。等离子体反应室外部的锂包层将吸收核聚变反应中释放的高能中子，从而产生更多的氚燃料。在高能中子的作用下，这些包层也会被加热。水冷回路将热量转移至热交换器，最终形成蒸气。蒸气将被重新压缩成水，以便让热交换器吸收反应堆中的更多热量。起初，ITER Tokamak 将测试建造持续核聚变反应堆的可行性，最终将变为一座测试核聚变发电厂。在劳伦斯利弗莫尔实验室的国家点火设施 (NIF) 中，科学家们正在试验用激光束来诱发聚变。在 NIF 设备中，192 条激光束将聚焦于一个直径为 10 米的靶室上的一点，这个靶室称为黑体辐射空腔。根据科学和工程百科全书，黑体辐射空腔是指“腔壁与腔内的辐射能量达到平衡的腔”。在靶室内部的焦点上，将有一个豌豆大小的氘-氚粒状物，其外侧包有一个小型塑料圆筒。激光的能量（180 万焦）将加热圆筒，并生成 X射线。在高温和辐射的作用下，粒状物将转化为等离子体，且压力不断升高，直至发生聚变。核聚变反应寿命很短，大约只有百万分之一秒，但它释放的能量是引发核聚变所需能量的 50 到 100 倍。在这种类型的反应堆中，需要相继点燃多个目标，才能产生持续的热量。据科学家估计，每个目标的成本可控制在 0.25 美元左右，从而大大降低了核电厂的成本与磁约束核聚变反应堆类似，惯性约束核聚变中的能量也将被转移至热交换器生成蒸气，进而通过蒸气来发电。目前，NASA 正在研制一种小型的核聚变反应堆，用于为深空火箭提供动力。核聚变推进器具有无限的燃料供应（氢），其效率更高，可令火箭飞得更快。

人类为啥造得了氢弹，却造不出核聚变反应堆呢？

当裂变核弹被研发出来的时候，它们的效率并不是很高。不久，科学家发现了一种与之相反的过程：核聚变。利用这一过程的武器被称为核聚变炸弹、热核炸弹或氢弹，核聚变炸弹具有比裂变炸弹更高的千吨当量和更高的效率。1952年，世界上第一颗氢弹研制成功了。随后，科学家一直致力于把核聚变应用于民用领域——核聚变反应堆。它将使用丰富的燃料来源，且不会泄漏高于正常背景水平的辐射，而且它产生的放射性废料将比目前的裂变反应堆少。但是目前还没有人将这一技术付诸实践，那么它的技术难关有哪些？
核聚变原理
太阳和恒星的核聚变是由氢原子聚变形成氦，物质转变为能量。氢加热到很高的温度后，从气体变成等离子体，其中带负电荷的电子与带正电荷的原子核分离。通常情况下，聚变是不可能的，因为带正电的原子核之间强烈的排斥静电力使它们无法靠得足够近而发生聚变。然而，如果原子核能够克服静电力，使它们能够在非常近的范围内相互作用，那么原子核之间吸引的核力将超过排斥的静电力，从而允许原子核融合在一起。当温度升高时，这种情况就会发生：离子移动得更快，最终达到足够快的速度，使两个离子之间靠得足够近。原子核就会发生聚变，释放出能量。
在太阳中，巨大的引力为核聚变创造了合适的条件，但在地球上要实现这些条件要困难得多。聚变燃料（不同的氢同位素）必须加热到5000万摄氏度左右的极端温度，并且必须在高压下保持稳定，才能使原子核发生聚变。受控核聚变研究项目的目标是实现“点火”，即当聚变反应足够多，整个过程可以自我维持，只需对它添加燃料就行。一旦点火成功，就有净能量产生，大约是核裂变的4倍。根据麻省理工学院的数据，发电量随着压力的平方增加而增加，因此压力加倍会导致能源产量增加四倍。
核聚变燃料
用目前的技术，最容易实现的反应是氢的两种同位素：氘和氚。在质量基础上，氘-氚聚变反应释放的能量是铀裂变的四倍多。氘自然存在于海水中（每立方米30克），这使得它相对于其他能源资源来说非常丰富。氚自然存在，但只有微量（由宇宙射线产生），它可以在传统核反应堆中制造，或者在目前的情况下，在锂聚变系统中产生。锂在地壳中含量很高，在海洋中含量较低。
在聚变反应堆中，氘-氚核聚变反应产生的中子将被包裹在堆芯周围的含锂包层吸收，锂随后转化为氚和氦。覆盖层必须足够厚来减慢高能中子的速度。中子的动能被覆盖层吸收，使之升温。热能被流经覆盖层的冷却剂(水、氦或锂铅共晶)收集，这些能量将通过传统方法用于发电。如果产生的氚不足，必须使用一些补充源，例如使用裂变反应堆用中子照射重水或锂，而外来氚会给搬运、储存和运输造成困难。
核聚变反应堆的困难
无论如何，我们面临的挑战是如何将热能用于人类需求。气体中的聚变反应的能量密度比固体燃料中的裂变反应的能量密度要小得多，因此，热核聚变的功率密度总是比核裂变低得多，这意味着任何核聚变反应堆都需要比同样功率输出的裂变反应堆更大，因此成本也更高。此外，核裂变反应堆使用的固体燃料比热核等离子体密度大，因此释放的能量更集中。聚变产生的中子能量高于裂变产生的中子能量，这对结构材料提出了重大挑战。
目前，两种主要的实验方法正在研究：磁约束和惯性约束。第一种方法使用强磁场来包含热等离子体。第二种方法是使用强激光或粒子束将含有聚变燃料的小粒子压缩到极高密度。

如果核聚变变堆失控，会不会炸翻地球？

这个你大可放心，现在建造的所有核聚变堆，它的爆炸范围都控制在一定范围内，炸翻地球是不可能的，不过能够破坏一个地区的生态环境
这得具体看是多大的一个核聚变反应堆失控。超大型反应堆失控的话，地球可能会被炸翻，但一般也不会有哪个国家去建这种超大型的。核聚变反应堆失控具体可以参考切尔诺贝利事件。
这倒不会，不过会把地球炸出一个大窟窿，而且还会影响周围的好多东西
氢弹的威力大家都知道了，大名鼎鼎的“大伊万”氢弹如雷贯耳！1986年发生的切尔诺贝利核事故则让大家见识了核反应堆泄漏的后果的有多严重！正在如火如荼建设的国际热核核聚变反应堆，它的原理和氢弹也没啥区别，假如它失控，是不是地球都会被炸上天？
核反应堆都是什么原理，为什么它们出事故会那么厉害？
我们常说的核反应堆指的就是裂变堆，一般都是利用铀235的裂变产生的巨大能量将水加热到高压蒸汽，最后推动汽轮机带动发电机发出电能！为什么它泄露会有重大污染，那么必须要来了解下它的原理！
核裂变最早是由核裂变是由莉泽·迈特纳、奥托·哈恩、弗里茨·施特拉斯曼及奥托·罗伯特·弗里施等科学家在1938年发现的，它的原理其实挺简单，是重原子核裂变成较轻的原子核，并且在这个过程中会产生轻微的质量损失，这些损失的质量可以由质能方程E=MC2计算得到，由于光速是一个非常庞大的数字，因此即使损失一点点质量，也会产生强大的能量！
铀-235裂变示意图
果只是这样的话，那核裂变能绝壁是一个优秀的能量来源方式，但核裂变的方式并不只是亏损质量，同时它也会产生大量的污染！上图时铀-235裂变示意图，一个铀-235原子受到一颗热中子轰击时会分裂成钡-141和氪-92，同时它也会释放出2-3颗中子！这个中子非常关键，它的作用如下：
核裂变反应堆需要热中子来维持链式裂变，因为铀-235裂变需要中子来维持裂变，而铀-235原子裂变时会释放出2-3个，这表示中子增值效应是满足持续裂变需求的，只是要将裂变的快中子用减速剂减速成慢中子，那样铀-235才容易吸收持续裂变！
另一个问题则是中子的危害，尽管我们身体中的原子核组成中也有中子，但自由中子危害极大，它能对DNA直接造成损伤，还能引发次生辐射，并且它不是带电粒子，无法用磁场屏蔽，只能用厚厚的铅板或者其它能挡住中子的材料！
铀的衰变
上述是中子的用途和危害，但和裂变堆中并不只是中子，除中子外还有危害很大的伽马射线，当然αβ射线也是少不了的，它们在会在裂变和衰变过程中产生，因为核裂变后的元素的衰变链会持续产生这些辐射，所以核裂变如果不注意防护，它的危害是非常大的！
切尔诺贝利核事故
1986年4月26，位于乌克兰切尔诺贝利的核电站4号反应堆在测试时由于操作人员失误，关闭了一系列保护措施，最终核反应堆功率大增，并且还关闭了紧急核心冷却系统和区域自动控制系统以及紧急停机系统，结果核反应堆压力大增，引发的第一次爆炸直接将核反应堆外壳炸了个大洞！而第二次爆炸更是将堆芯直接炸散了！
爆炸的4号反应堆
高浓度的核反应堆内的放射性直接被抛入了大气层，而且蒸汽和燃烧的烟尘则加剧了这个过程，难以计数的放射性物质通过高层大气的流动，覆盖了前苏联部分地区和欧洲大部地区。这是有史以来危害最大的核事故，国际核事件分级表评为最高第七级事件的特大事故！
2011年3月11日，福岛第一核电站因为311大地震导致设备损坏，堆芯融毁和大量辐射物质释放的核事故，另外还有大量受到放射性核污染的冷却水大量排入太平洋，它的深层次危害可能比切尔诺贝利还要严重，因为污染的是连接全世界的太平洋！
氢弹的爆炸就是核聚变，那么核聚变堆失控会把地球炸上天吗？
我们见识了核裂变堆泄漏时那强大危害，更知道氢弹的威力，尽管核聚变堆还没造出来，但要是聚变堆像氢弹一样比核裂变泄漏更危险，那可如何是好？要知道威力有多大，那么也得从聚变和氢弹的原理开始说起！
聚变说起来比裂变更简单，它是澳大利亚核物理学家马克·欧力峰发现的，简单的说就是两个轻原子核结合变成一颗更重的原子核，而质量亏损也会在整个过程中发生，但它的质量亏损比例大约是裂变时的8-10倍左右！因此氢弹的威力要比原子弹大得多，但真正的原因却不在此！
氘和氚的聚变过程
看起来极其简单的核聚变，但实现却需要数千万到上亿度的高温，人类根本就无法达到整个温度，因此在原子弹发明以后，科学家想到了用原子弹的爆炸来达到超高温高压的环境！当然氢弹引爆的模型十分复杂，据说全世界只有两种构型能让氢弹爆炸，一种是泰勒构型，另一种是于敏构型，我们不管是哪种模式，氢弹的威力很大就是了！
原子弹的核装药存在临界质量，因此准备裂变的核材料必须以复杂的结构分散布置，而在炸散前以尽量多的装药裂变是关键（广岛原子弹装药二十几千克，只有一千克参与了裂变，产生了一克的质量亏损，威力2万吨TNT当量）！因此原子弹往往当量存在上限，一般50万吨TNT当量以上就很难了！但氢弹不存在整个瓶颈，所以氢弹的威力几乎是无穷的。
原子弹两种典型结构
全世界威力最大的氢弹是前苏联在新地岛试爆的“大伊万”氢弹，原本爆炸威力相当于一亿吨TNT，但科学家计算后发现，其爆炸影响范围内有人居住，因此减少装药将威力下降到5000万吨，实际威力大约为5800万吨！
大伊万（沙皇炸弹）爆炸地点
这颗氢弹的核装药聚变时间38纳秒，释放出了21万太焦耳的能量，产生的火球半径达4600米，爆炸的热气浪在170千米外仍然杀伤力，爆炸产生的电磁脉冲导致无线电中断一个多小时！它的威力是通古斯大爆炸的2.5倍以上！
核聚变堆如果失控会炸翻地球吗？
我们见识了裂变堆的失控，也见识了氢弹的爆炸，那么和氢弹原理一样的聚变堆失控会很危险吗？国际热核聚变堆是十几个国家准备突破商业核聚变的实验堆，它的结构是托卡马克（典型的磁约束，仿星器也是磁约束，国家点火装置是惯性约束）！
托卡马克结构
因为用来发电，所以它无法用原子弹引爆的方式来实现聚变，其原理是利用超导磁体产生的超强磁场将氘氚的等离子体约束在真空腔内，再利用特殊的加热方式，让其达到5000千万到上亿度，以达到氘氚聚变的目的！
氘氚聚变也会产生难以控制的中子，它会导致元素嬗变，因此再核聚变堆内有一个第一壁就是防止中子乱窜的，同时第一壁接受的热辐射将会被散热管道引导出来，加热水形成高压蒸汽推动汽轮机发电！
再托卡马克超导腔内，狂暴的等离子体被一个超级变压器形成磁场控制，但等离子体控制难度极高，因此当前各国的实验都是以控制高温等离子体更久时间为目标，但即使如此，等离子体仍然非常容易破裂，一旦失控，超高温等离子体将会破坏第一壁，窜出的超高温等离子体将会继续破坏超导腔和其它设备。但它不会形成规模性的爆炸！
因为它不像裂变堆，如果失控的话可能会形成失控的链式反应（控制棒无法插入吸收中子等），或者衰变物质大量进入大气层，聚变堆需要超高温加热以及磁场约束下聚变的，一旦失去这个约束条件，那么最后的那团等离子体所包含的就是它所有的能量！
因此在这种状态下，它的破坏力是极其有限的！最大的可能就是聚变堆损坏，需要大量资金维修，但像核裂变堆那样的毁灭性破坏是不会有的，可能会引起少许的嬗变材料辐射影响，但非常有限！
所以各位还是可以放心，如果热核聚变堆失控了，它也不会让地球飞上天，当然惯性约束的聚变堆尽管原理有些不一样，但同样不会！

什么是国际热核聚变实验堆计划？意义是什么？

是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程。它旨在模拟太阳发光发热的核聚变过程，探索受控核聚变技术商业化可行性。
是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，建造约需10年，耗资50亿美元。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称人造太阳。
人类可以进入一级宇宙文明，即可以利用整个地球的能源，发电成本大一点没关系，一半的世界人口可以用上聚变电呢，可以解决石油枯竭的世界能源问题。
就是很多国家一起搞的一个实验项目，在法国建立的，目的是把核聚变商业化运营，就是可以用核聚变来发电，目前还没建完
核聚变炉实验用包模块是指核聚变实验中围绕核反应堆外部的保护膜。该膜具有持续冷却核聚变路和防止放射性泄漏的作用。我国主要使用氦冷固体材料作为包层模块。目前世界上最大的核聚变路实验是ITER，即国际热核聚变实验路项目。国际热核聚变实验堆(ITER)项目是目前世界上规模最大、影响力最大的国际科研合作项目之一，建设约10年、50亿美元(1998年价值)。Tor装置是可以引起大规模核聚变反应的超导扭矩标记，通常被称为“人工太阳”。
国务院批准我国参加ITER计划谈判，经国务院批准，中国ITER谈判联合小组代表我国政府和欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国共同签署了ITER计划协议。这7个国家包括世界主要核国家和主要亚洲国家，占全球人口的近一半。我国参与ITER计划是基于能源的长期基本需求。中科院合肥物质研究院宣布，“人工太阳”实验装置辅助加热工程的中性光束注入系统在综合测试平台上成功地诱导了100秒长的脉冲氢气中性光束。
核聚变理论上是干净安全的人类能源需求解决方案，人们对此期待已久。太阳能产生巨大的能量，为地球生命持续提供能量，正是依靠自身重力束缚下高温高密度中心的热核融合。我们通常熟悉的威力巨大的原子弹和在世界各地运营的大量核电站都利用了原子核裂变这一物理现象。核裂变通过中子轰击沉重的原子核(例如常用铀的同位素铀-235)，分裂成质量小的其他原子核，释放出巨大的能量。核聚变过程是将氢同位素氘(由一个质子和一个中子组成)和氚(由一个质子和两个中子组成)等轻原子核持续在极端高温高压条件下结合在一起。
要开始融合反应，首先需要足够的能量来克服燃料这种带正电荷的原子核之间的库伦斥力。这个过程也称为“点火”。如果反应要继续进行，融合反应的速度必须足够高，才能保持温度高于点火温度。这里的反应率与核反应截面，即入射粒子和靶核之间发生反应的概率成正比。与氘融合相比，在无中子反应中用作燃料的原子核通常原子序数更高。也就是说，由于携带的电荷更多，它们之间的库隆斥力也更强，两个原子核很难接近，相应的点火温度更高。下面列举了几种没有中子的聚变反应的点火温度，可以看出，点火温度比氘聚变高好几倍，反应截面小得多。

怎么用超市里的东西造核聚变反应堆

似乎有点异想天开，现在还无法实现可控核聚变，核裂变的话也要提炼原料，还有条件。
聚变，用激光使超市里的东西达到超高温。
不可能，没有原料，没有工具
是科幻小说吗
　　（这是一种增殖反应堆，方法来自于90年代的美国小盆友戴维哈恩（david hahn））
　　中子源
　　方法1：每一个离子式烟雾探测器的探头中都含有少量的镅241（Am241），镅241会放射出α粒子。从数百个烟雾探测器中取出其中的镅241，用铝箔将它们包起来，当α粒子击中铝箔中的铝原子时，会发生核反应，放出中子。（如果能弄到铍的话，用铍代替铝箔，中子束的强度会更大，注意，铍有剧毒）。
　　方法2（好像难实现一点）：镭也能放出α粒子。将足够多的指针上有含有镭的荧光涂料的闹钟拆开，将指针放入水中使涂料溶解到水中，将溶液放在太阳底下，让水蒸发，得到含镭的固体，将固体像方法1一样用铝箔包起来，原理一样。
　　核燃料：
　　原理：钍232吸收了中子后变成钍233，经过两次β衰变后会变成可裂变的铀233，铀233再吸收中子后会发生裂变，放出能量和更多的中子，更多的中子又被其他铀233原子吸收，继续裂变……
　　方法：有些汽灯纱罩中含有少量钍的化合物，将大量的含钍汽灯纱罩烧成灰，将灰与金属锂（david hahn是把从电池中得到锂，也可以直接在化学试剂店买）混合，用铝箔包起来，放入一个装有植物油的容器中，加热，此时铝箔中的灰被提纯后钍的浓度会大大增加。将灰取出，和用于做减速剂的碳粉混合，用铝箔将混合粉末包起来，做成正方体形状。重复此步骤做出26个这样的正方体。
　　反应堆：
　　将26个正方体堆成3*3*3的大正方体，最中间不用放，将中子源放在最中间的空位中。
　　这个反应堆效率很低，发电时不可能的了，但的确能生产极微量的核燃料铀233甚至钚239，这在david hahn的装置上得到了验证。但据说david hahn因为造这个东西被逮捕，他的装置以及以前做的核试验的东西都被埋到沙漠里了。
　　祝楼主好运。