读了这本书你会明白，可控核聚变就像太极剑
读了这本书你会明白，可控核聚变就像太极剑
4月23日是世界读书日，本文推荐一本关于核聚变的科普著作《一个不可或缺的真相——聚变能源如何拯救地球》。该书作者陈凤翔教授是核聚变研究领域的资深专家，他在书中深入浅出地介绍了核聚变的工作原理和应用前景，对理解新能源领域具有重要参考价值。
作者简介
陈凤翔教授（来源：http://www.seas.ucla.edu/~ffchen/）
陈凤翔教授出生于1929年，已经95岁高龄。他在中国广州出生，1954年获得哈佛大学博士学位，先后在普林斯顿大学、加州大学洛杉矶分校任教，1995年获得美国物理学会的等离子体物理麦克斯韦奖。他在核聚变研究领域有着深厚造诣，其教科书影响了无数等离子体专业的学生。
内容概述
《一个不可或缺的真相——聚变能源如何拯救地球》一书分为两部分。第一部分介绍各种能源的综述，帮助读者全面了解新能源领域；第二部分则深入探讨核聚变的工作原理和科技应用，内容难度较高，适合具有一定物理基础的读者。
核聚变技术详解
核聚变的材料是等离子体，即原子核与电子分离的高温气体。核聚变需要在上亿度的高温下才能发生，任何材料都无法承受如此高温，因此核聚变研究的核心问题是对等离子体的约束。
可控核聚变主要有两条技术路线：磁约束和惯性约束。惯性约束通过激光打靶实现聚变，与发电关系较远；而磁约束则利用磁场约束等离子体，是目前研究的主流方向。
磁场通过洛伦兹力约束带电粒子，使其沿磁力线螺旋运动。关键在于保持磁力线不断，否则等离子体会飞出容器，导致容器损坏。最简单的不间断磁力线构型是环形，即托卡马克装置的原理。
科学挑战与突破
核聚变研究面临各种不稳定性问题，如瑞利-泰勒不稳定性等。但科学家们也发现了一些有利效应，如高约束模式（H-mode）。2023年4月，中国科学院等离子体物理研究所的全超导托卡马克EAST实现了世界上最长时间可重复的高约束模等离子体运行。
世界第一个全超导托卡马克EAST
设备规模越大，等离子体越容易约束。目前正在法国组装的国际热核聚变实验堆（ITER）造价高达上百亿欧元，是全球最大的国际合作科研项目。中国在该项目中承担了重要角色，中核集团牵头的中法联合体是ITER主机安装的唯一承包商。
作者的科普愿景
陈凤翔教授在2012年接受《今日物理》采访时提到，核聚变领域缺乏像卡尔·萨根、斯蒂芬·霍金和布赖恩·格林这样的科普作家。他认为，让公众理解和支持聚变研究是推动该领域发展的重要途径。
太极初传柔克刚
结语
核聚变作为一种清洁、高效且原料几乎无穷无尽的能源，具有巨大的发展潜力。虽然实现商业应用面临诸多挑战，但其前景值得期待。正如陈凤翔教授所说，我们需要让公众对支持聚变感兴趣，这需要更多科普工作者的努力。
参考资料：
- 《一个不可或缺的真相——聚变能源如何拯救地球》
- 《等离子体物理与受控聚变导论》
- 《今日物理》对陈凤翔的采访