去年日本核废水排海的决定引发了全球的关注。人们担忧的不仅是海洋生态的未来，更是对核能安全性的深思。在我们前期文章留言中，也有一些读者朋友对于核聚变的产物是否具有放射性，是否会有安全风险表示关心。今天我们就来简单说说核聚变为什么被称为是清洁能源。
核聚变与核裂变的区别
核聚变和核裂变是两种解锁原子能量的方式，但它们的路径和后果截然不同。核聚变，这个过程就像是在恒星内部发生的奇迹，通过将轻元素如氢的同位素结合在一起，形成一个更重的元素，同时释放出巨大的能量。它的优点是原料丰富，效率惊人，而且几乎没有长期放射性废物的问题。但核聚变的技术挑战巨大，我们至今尚未能够实现经济可行的持续聚变反应。
而核裂变，通过分裂重元素如铀来释放能量，这一过程已经在全球范围内用于发电。核裂变技术相对成熟，但随之而来的是处理放射性废物的长期挑战，以及潜在的安全风险。
尽管核裂变存在以上所说的这些问题，但它目前仍然是核能发电的主力。随着对更清洁、更安全能源需求的增长，核聚变以其潜在的绿色能源前景，激发了人们对未来能源变革的无限憧憬。
聚变链式的安全性
核聚变所需的条件极为特殊，要求极高的温度和粒子密度，这使得像核裂变那样的链式反应或核熔毁事故在核聚变中不可能发生。核聚变电厂需要超过1亿摄氏度的高温来实现足够的粒子碰撞和反应。国际原子能机构的核聚变物理学家Sehila González de Vicente指出，核聚变反应的极端条件限制了失控链式反应的可能性。至于为什么不可能，我给大家列举几个维度的分析就明白了。
-清洁的燃料和产物：核聚变使用的燃料是氢的同位素，如氘和氚，这些元素在自然界中相对丰富，特别是氘可以从海水中提取。聚变反应的产物主要是氦气，这是一种惰性气体，不会产生温室气体或其他污染物。
-无链式反应失控：核聚变过程对环境变化极为敏感，依赖于燃料的持续供应，一旦燃料停止供应，反应能在几秒内就停止，因此具有内在的安全性。González de Vicente强调，核聚变是一种自限性过程，如果无法控制，反应将自动停止。所以说核聚变不存在不受控制的链式反应导致的失控风险。
-低放射性废物：与核裂变不同，核聚变不产生高放射性和长寿命的核废料。它产生的是低放射性废物，这些废物的半衰期较短，相对容易安全处理。实验聚变装置通常使用氘和氚的混合物作为燃料，其中氚是具有12.3年半衰期的放射性同位素。核聚变产生的中子会与反应堆墙体中的锂反应，生成氚，但这些过程并不会导致严重的放射性危险。
聚变和裂变装置在处理放射性物质和使用冷却系统方面存在相似之处。监管机构在核裂变安全方面拥有丰富经验，这些经验可以转移到核聚变领域。
-无熔毁风险：由于核聚变不涉及重原子核的裂变，即使在极端情况下，也不会有燃料过热和熔毁的风险。反应堆的设计也通常包括了多重安全系统，以确保在任何异常情况下都能安全地关闭反应。
2021年国际原子能机构发布关于《核聚变的安全性》的科普文章，其中就对核聚变的独特性，如放射性废物的减少、无堆芯熔毁风险以及不产生长寿命废物等进行描述，也强调了这些都还需要得到特别确认和解决。国际原子能机构也正在推动这一进程。
国际协作
文章还以国际热核聚变实验堆（ITER）项目为例，描述了该项目聚集了来自35个国家的专家，共同推进核聚变能源的发展，并解决与安全和安保相关的挑战。通过将核裂变的安全要求适用于核聚变，可以确保核聚变电厂的高度安全。同时，为了避免过度监管，需要根据聚变的风险特点采用适当的安全标准。
国际原子能机构通过组织技术会议和专家知识共享，支持核聚变技术的发展，并确保聚变装置的安全。2020年11月，由ITER组织安全和质量部副部长Stéphane Calpena主持的国际原子能机构-ITER组织聚变安全和辐射防护联合技术会议，讨论了确定聚变装置可能释入环境的放射性物质的方法，并推动了与核聚变安全标准相关的出版物的编制。
参考链接：
- https://www.caea.gov.cn/n6760341/n6760359/c6827025/content.html