10月9日，吉尼斯世界纪录网站发布了一个公告，来自美国田纳西州，现年15岁的杰克逊·奥斯瓦尔特，成为有史以来最年轻的，制造出核聚变反应堆的个人（制造出核聚变堆时离13岁还有几天，审核了2年）！

对于核聚变我们并不陌生，一直以来都听到核聚变的新闻，开始研究到现在都已经过去半个多世纪了，连几十个国家凑一起的国际热核聚变反应堆，从年10月开搞以来都过去十几年了，居然还没成功，被一个小学生完败，这是什么原因？

核聚变到底是什么原理，为什么它那么难搞？

核聚变说简单了就是太阳发光发热的原理，这个事情曾经连科学家都搞不明白，以前还以为太阳是烧煤的，但很显然用黑体辐射一算，这煤也不够烧那么久啊！最初解决这个问题的思路还是爱丁顿提出的，他认为太阳可能是轻核聚变中获得能量，尽管提出了具体的过程，但还有一个非常麻烦的问题无法解决！

爱丁顿

因为科学家们通过光谱发现，太阳上最多的元素是氢，但氢有三种同位素，分别是氕氘氚，比例最高的是氕，几乎就%，氘还是有一丢丢，而氚几乎就不存在，因此太阳内核正在产生的反应，必定是氕氕反应开始的！

但氕氕反应要吸收能量，而太阳的大小与质量不足以让氕氕反应，这让科学家尴尬了，但太阳就在那里！后来这个问题被伽莫夫解决了，因为量子隧穿效应让氕氕在不太满足的条件下仍然可以反应！从而解决了太阳发光最关键的第一步！

核聚变真就是太阳发光原理吗？

核聚变程序于年由澳洲科学家马克·奥利芬特发现的，年他在剑桥大学卡文迪许实验室工作期间用粒子加速器轰击氘核（D，重氢）产生氚（T，超重氢），成为世界上第一次核聚变实验！这里的两种物质，氘和氚很关键，它是未来氢弹和核聚变堆中最关键的燃料！

氕氕氢同为素中比例最高的，但它聚变要求极其变态，连太阳内部也是每十亿个质子相遇才有一个机会聚变成氘，然后在于氕氘聚变成氦三，但以人类的条件，连氕氘聚变也无法实现，只能退而求其次，搞氘氚聚变，这个相对容易一些！

氘氚核聚变

核聚变堆有什么要求？

原理我们搞明白了，那么核聚变堆怎么来实现呢？一般核聚变堆主要有两种路子，一个是前苏联在年搞出来的磁约束托卡马克结构形的核聚变装置，另一种则是激光点火的惯性约束核聚变装置，我们一一来简单介绍：

磁约束核聚变装置

将高温的等氘氚离子体（导电）在约束在磁场中，然后对这些高温等离子体持续加热，使其中的氘氚原子核发生聚变释放出巨大的热量，说起来非常轻巧，但实际操作难度极高，因为高温等离子体不听话，第二则是加热方式，对等离子体怎么加热？第三则是第一壁的材料！

被磁场约束的等离子体有数千万到上亿度的高温，在磁场中等离子体运动极其复杂，内部电流高达千万安培，扭曲模、磁岛以及磁面撕裂等问题非常严重，如果失控最好的结果是熄火，最坏甚至可能爆炸！而计算机根本难以预测，所以尽量保持得更久，可以将其加热到更高的聚变温度，就成了重中之重！

另外悬浮在空中如何加热？一般有欧姆加热和中性粒子流加热两种方式，前者会随着等离子温度升高效率下降，后者用库伦碰撞原理将能量传递给氘氚离子，还有则是波加热方式，都存在一些难以克服的问题。

还有就是氘氚核聚变时会产生中子，会让内壁防热传热材料变性，原理是原子核吸收多个中子后，会衰变，变成元素序号+1或者更高序号的元素，简单的说就是变成别的元素了，这材料还是耗材，经常得换，价格还很高。另外为了实现这些变态的条件，比如超导材料制造的线圈这些都比黄金还贵，所以玩核聚变堆，还不是一般人所能烧得起的！

超导线圈安装

另一种磁约束装置是仿星器，其不规则的磁场容易产生磁感应强度周期性振荡，这会导致它的约束性能下降，面临的问题和托卡马克不一样，但一样很难解决！

则是惯性约束核聚变装置

这个原理就更简单了，用极光轰击氘氚燃料小球，让其发生聚变反应！但问题是需要上百束激光，而且加热后效率迅速下降，难以保持聚变，另外还有这个燃料小球怎么快速更换？如何将这些能量引出来？惯性约束在搞的不多，不过它在作为星际航行发动机上有比磁约束更优秀的条件。

美国小学生搞的核聚变到底是原理，和ITER是同一路货色吗？

说了那么多废话，不就是为了说一个字“难”吗？为什么人家美国小学生都实现核聚变堆了，而全世界的科学家搞了都快半个多世纪了，连个屁都没放出来？

美国小学生的核聚变到底是什么鬼？

“我已经能够利用电来加速氘的两个原子，因此它们融合成3氦原子并释放出中子，该中子可用来加热水并打开蒸汽机，从而产生电能。”，来自田纳西州的孟菲斯市奥斯瓦尔特如是说。

奥斯瓦尔特展示吉尼斯证书

听上去非常高大上，确实也实现了核聚变，但充其量只能算是一种中子发生器！在上文中奥斯瓦尔特也说错了，核聚变并不是利用中子来烧水，中子很难利用，不过可以让锂变成氚，从而实现核聚变堆的自持氚燃料提供！

氚的制造

这种核聚变堆有一个学名，叫做“静电场约束型核聚变装置”，它的原理和磁约束托卡马克或者仿星器原理差的就远了，它的结构是一个真空状态的大球，四周是电极，中间的金属网格小球带有高压静电，氘粒子导入后会在静电场加速下发生碰撞，最后发生聚变反应！反应过程如下：

D+D→T+p(释放4.03MeV能量)D+D→3He+n(释放3.27MeV能量)

两种都可能发生，为什么不用（氘）D+T（氚），这个更容易！但其实氚很难获得，价格极高，不是一般人所能玩得起的，幸亏它可以让聚变中的中子轰击离产生，要不然聚变堆我们也玩不起！

那么D+D也就是氘氘反应也可以啊，为什么那么简单的聚变反应堆不制造，要去搞什么超高难度的托卡马克和仿星器或者惯性约束聚变呢？原因很简单，因为这种静电场约束型核聚变装置就是大玩具，它的Q值极差，也就是输入的能量和输出的能量别说1:1达不到，连0:1都没有，作为发电站，总不能输入一千瓦时，输出只有一瓦时吧，这亏本生意谁做啊？

全世界顶尖科学家正在努力的ITER，Q值也仅仅值达到10，也就是输入1份能量，输出10份，看起来不错了吧，不过它并不能持续，而且这个比例距离商用还远得很！而在年即将建成的CFETR（中国）Q值能达到25以上！

核聚变路线图

但是距离商用还有很长的路要走，顺利的情况下大约在年可以建成PFPP的核聚变原型堆，看到本文的大部分应该还能活着看见哈！

静电场约束型核聚变装置

所以这就是个毫无用处的聚变装置，但也不能如此定义，一个小学生能独立完成如此实验，那动手能力绝对杠杠滴，当然我们也不相信都是他个人所为，拼爹还是必须的，但主要思想和实验主导由他完成也已经很了不起了！

我们恭喜他，但请勿盲目崇拜，毕竟这距离真正的核聚变还有一光年距离！