美国宣布首次实现核聚变净能量增益，距离商业化还有多远？(3)

核聚变，是指将两个较轻的原子核结合，形成其他的核子；不过，一般来说“产生新原子”不是目的。该过程中，新生核子质量不及原来核子质量，质量没有守恒，多出的质量被转换为光子能量；产出的能量根据爱因斯坦著名的质能守恒方程“E=Mc^2（能量=质量x光速^2）”。科学家希望利用这一过程产出的能量。
质量最轻的核子分别是氢和氦，这两个元素在核聚变中最常见。太阳就是通过不断地将氢原子变成氦原子而持续释放热量，在其生命接近尾声时也将开始“燃烧”氦原子，因此核聚变也有时被称为“人造太阳”技术。

氘氚聚变反应（图源：IAEA）
不过，宇宙中最常见的氢同位素（同一原子不同的同位素，区别在于其中子数量，不过由于同位素之间质子数量一样，除了重量差异，日常化学反应上没有区别）是“氕”（即一个质子，占氢总量>99%），而氕需要100亿度左右的温度，才能突破两个质子（都是 1e电荷，正正相斥）之间的静电能量壁垒，从而结合。太阳中心“只有”1500万度，一度被认为无法实现核聚变，不过科学家后来发现，质子可以偶尔经由波函数的隧道，穿过这一障碍。即便如此，太阳每年也只能聚变其0.000000000001%的燃料，太阳的热量主要还是源于其巨大的基数。
而人类显然无法创造太阳这么大的反应堆基数。更大的问题是，太阳内的氕原子因太阳巨大的引力，很难自己“逃跑”，因此太阳可以维持自己当前的温度和压力（高达2000亿大气压），“耐心等待”氕原子偶然发生聚变。人类要想在“又冷又松散”的地球上复制太阳核心的条件已经够难了，更不可能“耐心等待”原子偶然发生聚变。
幸运的是，人类可以采取其他反应实现核聚变。氢的同位素除了最常见的氕，还有氘（1质子 1中子）和氚（1质子 2中子）。中子的存在，加大了核子之间强核力的作用；质子既有互相吸引的强核力，也有互相排斥的电磁力，而没有电荷的中子，与质子和自己之间只有同等强度的强核力，不存在排斥力。氘氚之间的聚变反应，“只需要”1500万度，“连太阳都能正常实现”，反应产出一个氦-4核子和一个中子。