本文是由馬修·霍爾（Matthew Hole），來自澳大利亞國立大學和伊戈爾·布雷， 從科廷大學，，，，最初由對話。這是他們關於核未來的全球系列的一部分，您可以閱讀該系列的其餘部分這裡。
核融合是陽光和恆星的動力 - 通過氫和氦等光元素的結合釋放大量能量。如果融合能力被直接在地球上利用，它可能會產生無窮無盡的清潔能力，以海水為主要燃料，沒有溫室氣體排放，沒有擴散風險，也沒有發生災難性事故的風險。放射性廢物是非常低的水平和間接的，這是由於電廠核心的中子激活引起的。借助當前技術，融合發電廠可以在關閉後的100年內完全回收。
當今的核電站利用核電站裂變- 將重元素（例如鈾，th和p的）分裂成較輕的“女兒”核。可以利用這種過程以不穩定的元素自發發生以發電，但也會產生長期壽命的放射性廢物。
我們為什麼還不使用安全，乾淨的核融合能力？儘管在融合研究方面取得了重大進展，為什麼我們的物理學家與懷疑論對待“突破”的毫無根據的主張？簡短的答案是，要達到維持反應的條件非常困難。但是，如果現在正在建設的實驗成功，我們可以樂觀地認為核融合能力可以成為一代人的現實。
融合過程
與裂變不同，核不會自發地進行融合：原子核具有積極的充電，必須克服其巨大的靜電排斥，然後才能靠近足夠的近距離，以使將核結合在一起的強核力量可以啟動。
在本質上，恆星的巨大引力足夠強，以至於恆星芯的溫度，密度和體積足以使原子核通過該靜電屏障的“量子隧穿”融合。在實驗室中，量子隧道速率太低了，因此只能通過使燃料核令人難以置信的熱來克服障礙物 - 比太陽芯熱六到七倍。
即使是最簡單的融合反應 - 形成氦氣和能量中子的氫同位素的組合也需要約1.2億攝氏度的溫度。在如此極端的溫度下，燃料原子被破裂成其組件電子和核，形成了過熱的血漿。
將此等離子體放在一個地方足夠長的時間以使核與核融合在一起並不是卑鄙的壯舉。在實驗室中，血漿是使用強磁場限制的，該磁場由電氣線圈的線圈產生，產生了一個甜甜圈形的“磁性瓶”，在其中將血漿捕獲。
今天的等離子體實驗，例如聯合歐洲圓環可以在所需的溫度下限制等離子體以獲得淨功率增益，但是等離子體密度和能量限制時間（對等離子體的冷卻時間的度量）太低，無法自熱。但是正在取得進展 - 在溫度，血漿密度和限制時間方面，今天的實驗比40年前的實驗具有融合性能的1000倍。我們已經對如何將事情移至下一步有一個公平的想法。
政權改變
這迭代反應堆，現在在法國南部的卡達拉奇（Cadarache）正在建設中，將探索“燃燒的血漿狀態”，其中融合反應的受限產物的血漿加熱超過了外部加熱能力。 ITER的總功率增益將是幾乎連續操作中外部加熱能力的五倍以上，並且在短時間內將接近10-30倍。
費用超過200億美元，由七國和聯盟的財團，迭代是地球上最大的科學項目。其目的是證明將融合能力用於和平目的（例如發電）的科學和技術可行性。
工程和身體挑戰是巨大的。 ITER的磁場強度為5泰斯拉（地球磁場的100,000倍），設備半徑為6米，限制了840立方米的等離子體（佔奧運會游泳池的三分之一）。它將重23,000噸，並含有100,000公里的Niobium Tin超導鏈。 Niobium Tin的超導為4.5K（約269攝氏度），因此整個機器將浸入由液體氦氣冷卻的冰箱中，以使超導鏈僅在絕對零以上僅幾維。
預計ITER將於2020年開始生成其第一個等離子體。但是，燃燒的血漿實驗直到2027年才開始開始。一個巨大的挑戰之一是，查看這些自我維持的等離子體是否確實可以創建和維護而不會損壞面向壁的等離子，或者朝向壁tause'的高熱量越來越高。
我們從構建和操作迭代者中獲得的信息將為未來的Fusion發電廠的設計提供信息，最終目的是使該技術可用於商業發電。目前，似乎將建造第一個原型發電廠，並可能產生約1吉瓦的電力。
同時第一代發電廠可能與ITER相似的規模可能會大大，希望磁性限制和控制的改善將導致更緊湊的後來一代發電廠。同樣，發電廠的成本將比ITER少：將發電廠外推的長期建模表明，融合可能是經濟的，對環境的影響很小。
因此，儘管核融合的挑戰很大，但回報將是巨大的。我們要做的就是使它起作用。
這篇文章是對話的有關核的未來的全球系列文章的一部分。您可以閱讀該系列的其餘部分這裡。
馬修·霍爾（Matthew Hole）是等離子研究實驗室的高級研究員澳大利亞國立大學。伊戈爾·布雷是物理，天文學和醫學輻射科學主管科廷大學。
