能源一直是大家绕不开的话题，小到你家里的电灯、手机，大到汽车、飞机、火箭 都离不开能源；
而传统的煤炭、石油等原料 提供的能源 又会带来温室效应的不可逆影响；
所以，太阳能、风能、核聚变等清洁能源成为人类探索的方向。
可控核聚变，一定条件下，控制核聚变的速度和规模，以实现安全、持续、平稳的能量输出的核聚变反应。有激光约束核聚变、磁约束核聚变等形式。具有原料充足、经济性能优异、安全可靠、无环境污染等优势。因技术难度极高，尚处于实验阶段。
核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。
自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了50亿年。可控核聚变俗称人造太阳，因为太阳的原理就是核聚变反应。
核聚变发电最近进展如何呢？来听听 卓老板的介绍吧：
确实，最近几个月来，核聚变的几条不同的路径都出现了进展。这种现象是之前没有过的。
都有哪些路径呢？3条——
一个是尺寸比较大的，也是最传统的托卡马克装置。
韩国的托卡马克装置KSTAR打破了温度和维持时间的纪录，在1亿摄氏度下维持了48秒。3年前，KSTAR有过一次1亿摄氏度下31秒的维持时间，也算久的。这次改进有几方面：
分流器从碳基材料改成了钨材料。这个材料最关键的作用就是把多余的热量从等离子体中导到外面，防止反应堆壁被融化。之前都是使用碳基材料，技术成熟，成本也低，加工方便，没有辐照脆化的问题。这次换成了钨，暂时看是成功的。
然后就是和美国能源部合作，找到了优化磁场条件的方法，也改善了等离子体边缘的稳定性。下一步目标是在2026年内实现1亿摄氏度下维持300秒。
这个传统路线其实比较尴尬。因为今天所有托卡马克装置上的突破，背后的代价都是那个十几个国家参与、投资已经超过220亿美元，并且后续投资是无底洞的ITER项目。有实力的国家都把从ITER项目中收获的新技术运用在自己国内独立运营的聚变堆上，日本是 JT-60SA，法国是Tore-Supra，韩国就是刚刚提到的KSTAR，美国有NIF，中国有EAST。但这个路线的弊端就是，规模太大，研发太费钱，几百亿美元哗哗哗就没有了（详见往期课程《人类最大规模实验即将烂尾》）。
最近还有一个小型核聚变上的突破，叫作Z箍缩（Z-pinch）。
这属于惯性约束的一种。惯性约束的意思是，虽然最终目的是把物质往一个坐标点疯狂压缩，最后压力大到把不同的原子核都压在一起，形成核聚变，但压缩的过程并不是均匀施压的，那个大得出奇的力量只在变化的初始时刻出现一霎那，然后就撤走了，之后的压缩过程全部是因为物质具有惯性，被推了一下以后会自发向内继续压缩，进而产生核聚变。
于是初始一霎那巨大的压力，可以是激光也可以是脉冲电流提供的。
是激光的话，就是我们在本季第61期介绍的美国国家点火装置的进展（详见往期课程《惯性约束，可控核聚变转向了》），在2023年10月份这个装置达到了1.9的Q值。
最近这个Z箍缩的原理在宏观上大家都可以看到。比如，大楼顶部管状的避雷针，用久了后会发现，本来是粗细均匀的金属管子，但中段好像被压缩了一样，就像被烫坏了胶皮管那样，其实这是雷击产生的超强磁场和超强电流产生的洛伦兹力导致的。那么粗的金属管都能被压缩得那么厉害，于是就有人琢磨能不能也用来压缩原子，产生核聚变。
最早在1946年就有人尝试过。1958年，美国的洛斯·阿拉莫斯国家实验室第一次完成了利用Z箍缩原理做的核聚变。但这个实验在后来多次尝试中，发现了严重的问题，等离子体非常不稳定，好不容易凑在一起的粒子，大约只维持百万分之几秒就解体了，于是一次聚变能得到的物质是极其微量的。
而那个时候，又赶上了苏联的托卡马克装置实验前景非常好，于是全球都转向托卡马克装置，Z箍缩就被搁置了三十多年。直到1995年，华盛顿大学的科学家又从故纸堆里把Z箍缩捡回来尝试，这次有了新的进展，然后这几位科学家就成立了Zap能源公司。
这次的突破就是Zap能源公司做出来的。这个装置不大，不到一米长，在65万安培的电流下实现了Q值为1的核聚变，温度是3700万度。这些参数预示着，在最关键的Q值上，刚才那几种方式大家已经在同一个量级了。
而达到这个水平，托卡马克装置需要百亿美元的规模，激光惯性约束在刨除基础建设后，聚变反应的那个装置也需要几百万美元，而Z箍缩的惯性约束虽然成本也是百万美元级别，但配套的基础建设可比激光惯性约束小太多了。
激光的惯性约束需要配备一个机场面积大小的厂区，巨大的激光器和配套的发电厂都要安放在这里。而同样面积的厂区放Z箍缩的设备，能放下几百套。而且Z箍缩形成的核聚变，既不需要超导磁体，也不需要大功率的激光器。由于成本很低，所以后续的尝试者会很多，兴许会成为之后核聚变发电的最终形态。
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