核聚变最近成为人们热议的话题，因为一些里程碑式的突破让我们离自由能源无限可能的世界更近了一步。
核聚变是两个原子碰撞和融合的过程，形成另一种元素。这个过程需要高达2700万华氏度（约1500万摄氏度）的温度。太阳的表面温度为5500℃。太阳的核心温度约为1500万℃，而外部日冕的温度为为95万℃。
核聚变最常见于氢原子结合成氦原子的情况，其他一些周期性元素也有可能发生聚变反应，在这种反应中，大量的能量被释放出来，这个过程为太阳和其他恒星提供能量。
图像显示了太阳的表面，核聚变需要 约1500万摄氏度的温度，这发生在太阳的核心
然而，为了使反应首先发生，系统内部需要大量的能量来使原子发生碰撞。这基本上意味着它需要非常、非常热。
"在美国国家点火设施[NIF]的核聚变实验中，据说达到了300万℃"密歇根大学物理学教授卡罗琳-库兰兹说。
其他核聚变实验已经达到了高达1亿多开尔文的温度，或1000万℃。大多数核聚变发生在太阳的核心（约1500万℃）。
哪里有核聚变？
"库兰兹说："在自然界中，核聚变只发生在恒星的核心部分。"在恒星中，实际上是恒星的重量在引力上限制了物质，直到它融合并释放能量，这就是我们看到的光或我们从太阳感受到的热量。”
除了恒星内部，核聚变技术在地球上也在被慢慢完善，全球有几个研究小组正在研究如何利用这种反应来产生大量的能量，作为电力使用。
太阳的核聚变发生在哪里？
核聚变发生在恒星的中心，因为那里是温度最高的区域。为了开始聚变，恒星的核心必须达到 1500 万℃。这样氢原子的核心就有足够的能量，当它们碰撞时，它们不会相互排斥，而是融合形成氦。
核聚变是如何启动的？
“发生聚变的温度会因许多参数而异，但它必须是热的，所谓的“冷”聚变在很大程度上只是科幻小说里凭空想象出来的。
一旦达到这个温度，原子核中带正电的质子的静电排斥将被克服，从而使氢核的等离子体发生聚变。
在太空中，当热气云因重力而落在一起并开始旋转，加热时，就有开始往聚变的道路上发展了。经过数百万年，更多的氢气被拉入旋转的云中，中心变得越来越热。一旦温度超过关键的1500 万℃，核聚变就开始了，气体云就变成了一颗原星。随着这颗原星继续从气体云中积累质量，变的越来越大，最终成为像我们太阳一样的主序星。
在地球上，我们使用激光输入能量。2022年12月，位于加利福尼亚州实验室的NIF宣布，它首次实现了 "净能量增益"。这意味着，通过核聚变产生的能量实际上大于使用激光投入的能量（实际上并没有，因为其他很多设备的能量投入并没有记入在内）。
核聚变需要什么温度？
虽然恒星需要1500 万℃的温度来开始核聚变，但地球实验室所需的温度则要高得多。
"英国原子能管理局的核辐射分析师汤姆-贝里说："在我们的磁约束核聚变装置中......等离子体被磁铁限制在较低的压力下，因此我们需要更高的温度，在地球上超过1亿℃，而在太阳中是1500万℃。
托卡马克聚变反应堆
"贝里说："核聚变是通过加热等离子体启动的，主要是通过中央螺线管的高初始电流，即环形中心的磁铁，还包括他加热装置。
在 NIF，研究人员获得的压力要高得多，持续时间要短得多，这意味着他们的温度要求比磁约束聚变技术低——仅约 260万℃。这是因为 NIF 的实验使用了一种不同的方式来实现聚变，称为惯性约束。
"牛津大学物理学教授Gianluca Gregori说："任何产生核聚变方法中，关键条件是让热燃料保持足够长的接触时间。
他继续说，"在惯性约束核聚变方法中，我们的想法是将燃料压缩到巨大的密度，从而使约束的时间很短--具体来说就是比燃料分解的时间短。这就是NIF设施中使用的核聚变方法。它需要将物质压缩千倍至超高密度和温度，以模仿太阳引力的压缩效应，这是自然界非常有效的核聚变反应。”
JET 核聚变装置
在使用磁约束核聚变的JET和ITER，"这种方案采用了相反的路线。它试图使燃料的密度小得多，但随后它需要将其限制更长的时间，"Gregori说。
ITER 核聚变装置
"这两种方法都有优点和缺点，"他继续说。"在惯性约束的情况下，主要的挑战是燃料压缩容易受到流体不稳定性的影响....。燃料可以向各个方向喷出，而最终的压缩状态不足以实现核聚变。
"另一方面，在磁约束核聚变中，虽然创造低密度的燃料要简单得多，但在所需的时间内保持它是困难的，"Gregori说。"因此，需要复杂的磁场几何形状。在过去的几十年里，这两种方法都取得了重大进展，混合方案也开始出现。