太阳靠核聚变发光发热，人类想在地球上复现这个过程，用海水里提取的氘作燃料，理论上能提供近乎无限的清洁能源。但这个理论上已经讲了七十多年，工程上的每一次进展，都在提醒人们难度究竟有多大。
聚变为什么难
托卡马克装置等离子体运行
聚变是把轻原子核，比如氘和氚，在极高温度下强行挤到一起，变成氦并释放能量。 难在两件事：一是温度要上亿摄氏度，比太阳中心还高，因为地球上没有太阳那样的巨大引力来压缩；二是这么高温的等离子体没有任何材料能装得住，必须用磁场或惯性约束把它悬空囚禁起来。 而且等离子体不稳定，稍有扰动就会碰到壁面熄灭，要长时间稳定约束极难。打个不太严谨的比方，这相当于用磁场去兜住一团比太阳中心还热、还随时想炸开的火。
两条主要路线
超导托卡马克装置
主流是磁约束，其中托卡马克最成熟——用环形磁场把等离子体约束在真空室里，再用加热手段把温度拉上去。 另一条是惯性约束：用超强激光瞬间压缩一个微小的燃料靶丸，让它在一瞬间完成聚变，反应时间极短但释放能量集中。 此外还有仿星器、场反位形等替代构型，以及聚变与裂变混合堆的思路。不同路线各解决一部分问题，但都还没跨过商业化门槛。
三道技术门槛
第一是等离子体长时间稳定运行：要同时达到足够的密度、温度和约束时间，还要控制等离子体破裂等不稳定性。 第二是材料：第一壁要承受高通量中子轰击，中子会把材料原子撞离原位，造成辐照损伤和活化，还要带走热量，现有材料寿命远远不够。 第三是氚自持：氚在自然界几乎不存在，必须靠聚变中子与锂反应现场增殖，并实现回收循环，这是一整套复杂的工程系统。
近年为什么热度上升
全超导托卡马克 EAST
主要有几方面变化。一是超导磁体技术进步，高场强磁体让装置可以做得更紧凑；二是高温超导带材成本下降，使得更强磁场的托卡马克成为可能；三是计算能力和仿真手段提升，设计迭代更快；四是私营资本大量进入，多条技术路线并行推进。 但要清醒看到：聚变发电要同时解决点火、持续、材料、氚循环、经济性五个问题，任何一个不达标都不成立。 所以乐观的时间表通常以十年计，而不是三五年。
第一壁与包层
托卡马克真空腔体
聚变堆里最辛苦的部件，是直接面对等离子体的第一壁和包层。第一壁要承受高温等离子体的热流、粒子和中子轰击，还要保证结构完整；包层则承担两项任务：把中子动能转成热量带走用于发电，同时让中子与锂反应生成氚，补充燃料循环。 这意味着包层既是能量转换装置，又是燃料工厂，还要同时承受辐照损伤。 目前候选材料包括低活化钢、钨合金和液态锂铅等，但没有哪一种能在聚变堆的全部寿命周期内不更换——这正是材料科学和远程维护技术必须攻克的原因。聚变堆一旦运行，内部环境就不适合人工进入，几乎所有维护都得靠机械臂远程完成。
核聚变的难点从来不是让它发生，而是让它可控、持续、并且便宜地发生。
