据一些媒体2月9日发布的消息称，英国原子能研究所在2021年12月进行的核聚变发电实验中，5秒钟内产生了59兆焦的能量，打破了这个装置在1997年创下的约22兆焦聚变能量记录，这是迄今最新的世界能源记录。

这项实验是在世界规模最大的核聚变反应堆~俗称欧洲联合环的装置中进行的，这个装置类型属于卡马克装置，是一种磁约束装置，全称欧洲联合环状反应堆（英文简称JET）。这项实验的突破，说明核聚变这种几乎无限清洁的能源，推上民用的进程又往前走了一大步。

那么，可控核聚变很快就能造福人类社会吗？

我们可以乐观地期待，但要真的推上民用发电，还有很长的路要走。

有的报道给出的数据似乎不够严谨和准确，给了人们一些误导，由此才导致许多吃瓜群众的盲目乐观。比如某报道说： “据了解，科学家在此次实验室中获得了11兆瓦的能量，足够供应10000个家庭使用”。

这就不知所云夸大其词了，与英国原子能研究所2月9日发出的消息不符。英国原子能研究所的官方发布的消息称，JET核聚变实验5秒内产生了59兆焦耳的持续能量。我们可以理解为5秒钟内的累计获得能量，也可以认为是5秒钟内某一时间段输出的最大能量。

但一般来说，焦耳的能量单位是以秒来计量的，这样就可以理解为，JET聚变实验得到的能量为59MJ（兆焦耳）/s（秒），这种能量持续了5秒。发电功率一般采用kw/h（千瓦/时）为计量单位，所谓1kw/h就是我们通常说的1度电。每度电相当3.6兆焦耳的能量，这样59兆焦耳就相当约16.39度电。

按照烧开1升水需要0.2度电来计算，16.39度电可以烧开约82升水，按每人每天喝2升水计算，可以供应164人喝一天开水。当然，这只是每秒钟产生的能量，如果这些能量百分之百转化为电力的话，每秒钟为16.39度电，1个小时就能够产生约59000度电，1天24小时就能够发电141.6万度电。

一般普通家庭来说，如果使用空调大概需要20度电，以这个用电量作为每户平均用量的话，141.6万度电就可以供应7万多个普通家庭使用。

看起来某报道说的可供10000户还是很保守的。但问题是，这种能量要持续下去，能够源源不断发出电来，才可以用于民用。而现在实验的过程只能够持续5秒钟，每秒能量全部转化为能量可得16.39度电，5秒钟只能得到81.95度电，这些电只是4户人家一天的用量。

这次实验得到的成果当然是一个重大突破，但只能说是可控核聚变正在一点一点像挤牙膏一样的推进，距离真正推上民用还差得远呢。

可控核聚变的几个最大难点

可控核聚变是模仿太阳核心核聚变过程，因此人们又把它称为“人造小太阳”。在地球上没有办法制造太阳核心3000亿个大气压这种特高压，为了弥补这个不足，就必须在温度上提升，在太阳核心1500万℃基础上，提升到1亿℃以上，才能让核聚变自主持续进行。

我们知道，地球上的任何物体都不可能耐受1万度高温，更别说1万个1万度的1亿度了。既然没有能够盛装这种高温的化合物容器，科学家们只能从物理方面想办法了。经过多年摸索，找到了三种约束办法，即：重力约束、磁约束、惯性约束。太阳核聚变依靠的是重力约束，地球上没办法复制，就只能采取后面两种约束办法。

今天不说惯性约束，只简单讲讲现在各国实验用得最多的磁约束。由于参与核聚变的原子核带正电，就会受磁场控制，只要磁场强度足够强大，这些等离子体就会沿着磁力线方向做螺旋运动，就像有一个陷阱将它们陷在里面，因此也叫磁阱，又叫磁约束。

磁约束就是采用物理方法，让这种极高温度的等离子体约束在一个装置里面的磁阱里，不接触设备内壁和任何部件。现在最成熟的磁约束装置就是前苏联科学家率先发明的托卡马克装置，全世界许多国家都有自己改进的托马斯克装置，都取得了约束等离子体的成功，只是约束时间有长有短。

中国在这方面走在了世界前列。中科院所属具有自主知识产权，坐落在合肥的全超导托卡马克核聚变实验装置，简称（EAST），在2021年试验中，创造了7000万℃等离子体稳态运行1056秒，1.2亿度运行101秒，1.6亿℃运行20秒的世界纪录。

这种世界纪录，核聚变的稳态燃烧也只以秒来计算，怎么可能推上实用呢？更重要的是，要真正让核聚变能量发挥作用，还要解决能量的输入和输出问题。

托卡马克装置中，要制造出约束等离子体的磁场和将核聚变材料加热到1亿℃，并维持稳态链式反应运行，本身就需要很大的能量输入。因此，如何让核聚变产生的能量大大高于输入能量，并将多余的能量输出来变成电能发挥社会效益，这是解决了约束问题的第二步，也是最关键的一步。

现在第一步都还只是个开端，第二步就更任重道远了。

可控核聚变走向商业运行的路还有多长

当核聚变等离子体能够源源不断保持链式稳态运行，并产生巨大能量后，一小部分能量留在装置内用于维持核聚变链式反应，更大的能量则需要从装置中输出来，转化为电力。将核聚变热能转化为电能的基本方法是，在环形磁场之外的适当距离，安装一个换热装置，让反应体内能量以热辐射的方式传导到换热装置里，然后再采用现在已经成熟的方法，将热能转化为电能。

这一步的试验，科学界走了几十年，从负输出到零输出，逐步达到输入输出的平衡（Q值为0），随后输出功率一点点提升（Q值＞0），现在英国JET得到的5秒59MJ已经是最高的了，但Q值为多少呢？没有披露。

而且Q值还有两种，一种叫QP值，就是点火能量与输出能量比；一种是QT值，是指整个输入能量与输出能量比。这两种Q值相差很大。如果实验整体输入能量为400MW，点火用的能量只有50MW，输出能量为300MW。

这样，如果Q值指QP，则Q=6，这表明输出能量是输入的6倍；而如果是指QT，则Q=0.75，表明输出能量是输入能量的0.75倍，还是负输出，没有商业价值。

因此，一些实验得到的参数，仅提供输出功率并不能说明问题。这次英国JET实验数据5秒59MJ的Q值是多少呢？发布的消息没有提供Q值参数，因此无法衡量商业价值。而中国最高达到7000万℃持续1056秒，和1.2亿℃101秒的Q值为多少，也没有披露。

我国可控核聚变的远景目标是：2025年，一期实验实现500MW（兆瓦）等离子体稳态燃烧400秒，二期实验实现350MW等离子体稳态长脉冲燃烧3000秒；2030年，一期实验达到200MW，10dpa（辐照损伤程度，这里不展开解释），二期实验达到1GW（吉瓦，1GW=1000MW），50dpa；2050年目标是，实现1GW发电并网。

在这些目标中，2025年目标没有Q值要求，2030年Q值要求最终大于10。但这些Q值没有说明是QP还是QT，QP不具有商业价值参考性，因此我们把它理解为QT值吧。即便如此，如果这些目标实施顺利的话，核聚变发电普及到商用也还需要30年时间。

这是中国速度。那么到底是中国更快还是外国更快呢？我们拭目以待。（时空通讯）