发挥主要作用；第二是等离子体的高密度条件。氘和氚核的密度足够高，以提高核间碰撞和核聚变反应的概率；第三是长能量约束时间，它能在足够长的时间内保持高温高密度的核反应条件，使核聚变反应能够继续进行。
当地时间8月31日，在法国南部的卡达拉谢，国际热核试验反应堆(ITER)托卡马克装置中杜瓦下筒的吊装工作顺利完成。这是ITER计划的重大项目安装启动仪式后的第一次主要部件安装。
吊装精度和变形控制要求极高。杜瓦瓶的下筒体直径30米，高10米，重约400吨，约占ITER托卡马克的三分之一。由CNNC牵头的中法联合体技术小组承担了吊装工作。经过与业主的反复计算和确认，以及对吊索尺寸、现场吊装路径和位置调整工具的反复模拟，从理论上保证了吊装作业的安全性。正式吊装前，对吊装方案进行了推导，并进行了多次吊装试验，以确保调整工具和支撑工具安全可用。
ITER计划模仿太阳能发电的过程。——将氢同位素聚合成氦，释放出取之不尽的热核聚变能量。正因为如此，它被称为“人造太阳”工程。
那么，什么是热核聚变？国际热核实验反应堆如何模拟太阳能的核聚变过程？模拟这个过程的挑战是什么？核聚变的未来发展方向是什么？带着这些疑问，《科技日报》记者采访了中国核工业集团公司西南物理研究所聚变科学研究所副所长钟。
集中全球力量解决磁约束核聚变问题
不仅核聚变的条件苛刻，聚变能源的发展也面临一系列科技挑战。例如，当温度超过数亿摄氏度时，氘和氚核更有可能发生聚变反应，而极高温度的等离子体不能装在普通的固体容器中。因此，科学家们提议将它“包裹”在强磁场中。
国际上利用强磁场约束高温等离子体的磁约束核聚变研究始于20世纪50年代，经历了从快箍缩、磁镜、星模拟器到托卡马克等不同磁约束技术路线的探索。自20世纪70年代以来，托卡马克方法逐渐显示出其独特的优势，成为国际聚变能研究的主流方法。
然而，要利用托卡马克装置控制热核聚变，关键技术仍存在巨大挑战，需要全世界的共同努力来克服。1985年，美国和苏联领导人提出了ITER计划，其目的是通过国际聚变界的共同努力，整合磁约束控制核聚变研究领域的主要科技成果，建造一座热核聚变反应堆，以验证和平利用核聚变能源的科学和工程可行性。
2006年，中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度签署了启动ITER项目的协议。该项目是世界上规模最大、影响最深远的国际科学项目之一。来自7个国家的35个以上的国家参与了能够在法国南部产生大规模核聚变反应的超导托卡马克装置的建造。它将验证如何在极端高温条件下长时间抑制足够的燃料，使其能够在受控条件下进行核聚变反应。
钟武夫告诉记者，ITER装置高30米，直径28米，重2万吨。有三个目标：验证核反应堆级设备主机的集成技术；验证设备的稳定运行能力；聚变反应的输出功率至少是输入功率的10倍(即聚变功率增益因子Q应大于10)，证明了500，000千瓦的可靠运行
钟五夫告诉记者，由于核反应过程中总质量的损失，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，巨大的能量将在核反应中相应释放。核反应可以分为核裂变和核聚变。核裂变是指较重的原子核分裂成较轻的原子核，而核聚变是指较轻的原子核聚集成较重的原子核。
核聚变是宇宙的能量。太阳和恒星发光发热的原因正是因为轻原子核之间持续的核聚变反应。
由于其巨大的质量，在强大的重力作用下，太阳会不断挤压其内部的氢原子核，这使得内部的压力和温度变得极高，而氢原子核不断地相互碰撞，形成一个可以产生核聚变反应的高温高密度条件，从而导致核聚变释放出巨大的能量。太阳的核心温度超过1500万摄氏度，在这个极高的温度下的核聚变反应也被称为热核聚变。
热核聚变是氢弹爆炸的基础。氢弹的爆炸依靠原子弹，原子弹能在瞬间产生巨大的能量。在原子弹爆炸产生的高温下，燃料中的所有原子都会电离成离子(原子核)和电子，它们的集合体称为等离子体。然而，氢弹爆炸是一种无法控制的热核聚变反应，不能用作提供能量的手段。因此，人类致力于在地球上实现人工控制下的核聚变反应，即受控核聚变，希望利用太阳发光发热的原理为人类提供源源不断的能量。
中国的核聚变目标超越了ITER
随着科学技术的飞速发展，未来核聚变能源的发展将会出现技术创新或颠覆性的技术革命。例如，随着高温超导技术的发展，如果采用高温超导强磁场技术，可以获得高的聚变功率密度，减小装置的尺寸，提高聚变堆的经济性。此外，强磁场更有利于聚变等离子体的高性能稳态运行。
以ITER为标志，磁约束核聚变研究正进入反应堆工程和实验阶段。国际主要聚变能源发展中国家未来的目标是设计和建造自己的聚变示范堆，重点是聚变实验堆的设计和关键技术研究，并储备相关经验和人才。
对中国而言，参与ITER计划是中国磁约束聚变能源研发计划的关键一步。中国未来聚变堆的自主建设仍面临一系列关键的科技挑战，需要提前规划并逐一克服。
根据我国核聚变研究的发展现状，我国制定了发展路线和目标。始于2011年的中国聚变工程试验堆的设计研究是这条路线的一个重要方面。
“纵观国际核聚变的发展，受控核聚变有望在本世纪中叶实现和平利用。”钟武夫说，从中国目前的磁约束核聚变研究现状来看，中国发展核聚变的下一步应该是充分利用ITER的建设和运行，注重人才培养和技术储备，致力于聚变堆的自主设计和建设，并对未来ITER未覆盖的聚变堆进行重点技术研究。
热核聚变发生有三个苛刻的条件
在所有的核聚变反应中，氢同位素——氘和氚的核聚变反应相对容易实现。迄今为止，人类探索的受控核聚变主要是基于氘氚聚变燃料。
钟武夫说，要实现受控核聚变反应，等离子体离子温度、密度和能量约束时间的“三重产物”必须在人工控制的条件下达到一定值。换句话说，只有当聚变反应释放出足够的能量时，才能维持核聚变反应堆的运行并获得可观的能量输出，从而使聚变反应能够循环进行。
