2023年春節，中國自主拍攝的科幻巨制《流浪地球2》引爆了全國各大影院，把中國科幻電影提升到了世界級的水平。《流浪地球2》無論在視聽、特效和敘事技巧上都不輸任何一部國外科幻大片。而這部電影之所以獲得成功，是將絢爛的特效建立在開放的科學思考之上，使其看起來有真實性和說服力。

《流浪地球2》劇照

整部電影對于天文、地理、物理、機械等方面都有著豐富的表現，讓觀眾不自覺地產生一種真實感和代入感。而電影中的核心科技，就是高速發展后的未來核工業，以至于不禁讓人聯想，如果人類真的失去太陽，地球真的需要流浪，核工業就是保持人類文明的基石。

那么電影中涉及到核科學的內容有哪些呢?

伴隨氦閃的太陽膨脹

《流浪地球2》提出了太陽氦閃的概念，正是為了躲避氦閃，人類才不得不讓地球離開太陽系，為此建造了大量的行星發動機，開啟了流浪旅程。所謂氦閃，是指中等質量恒星的核心表面堆積的氦突然開始的核聚變反應。

太陽氦閃對地球的影響示意圖

其實，太陽里是存在一個自發的負反饋機制的，核聚變需要非常高的溫度和壓強才能發生，而太陽核心一直具備氫聚變的條件，在負反饋機制的限制下，可以讓太陽物質的萬有引力與氫聚變的能量釋放剛好達到平衡，這就促使太陽在幾十億年來一直相對穩定。但是氦聚變沒有這樣的負反饋機制，當氦在太陽引力的作用下向內收縮時，溫度升高，但壓強不變，直到溫度高達一億度，氦被點燃，聚變放出的能量讓溫度升得更高，讓更多的氦聚變。也就是說，氦聚變只有正反饋，沒有負反饋，最終會造成一場失控的爆炸，這就是氦閃。

在以秒計的時間里，太陽核心的氦劇烈燃燒，產生的能量比平時高千億倍，同時耗盡了太陽核心中的氫，并持續升高核心溫度，導致核心邊緣一層本來不能聚變的氫也開始發生聚變，讓太陽急劇膨脹，甚至徹底占據了地球軌道。從居安思危的角度來看，這在很久以后的未來是有可能發生的，或許是幾十億年以后。雖然現在不用擔心這個問題，但作為科幻電影，能夠復現或者預測這個場景，也的確會帶來更多對未來危機的思考。

《流浪地球2》劇照—氦閃后的地球

重核聚變行星發動機

《流浪地球2》中，人類計劃給地球安裝上萬座巨大的行星發動機，推動地球離開太陽系，這些發動機就是重核聚變行星發動機。可控核聚變并非奇思妙想，它正是目前世界最前沿的重大核科學研究，也是各國都在深入研究的大科學工程。影片中最引人注目的重核聚變行星發動機，全球布置上萬臺，每臺發動機的高度比珠峰朗瑪峰還高2.2公里，單臺發動機能提供150億噸的推力。

《流浪地球2》劇照—重核聚變行星發動機

理論上來說，就算有這樣的推力，也不足以推動地球離開既定軌道，但是作為科幻電影，倒是提出了新的假想，并且把聚變能量的作用直觀的展現出來，不得不說這也是一件了不起的事情。

電影中呈現的重核聚變，是將石頭中所包含的重元素進行核聚變反應，也就是所謂的“燒石頭”，理論上的確有可行性，但是實際利用起來，以現在的技術手段是不可能的。

重核聚變是采用硅等元素作為聚變原料，首先要克服原子核之間的靜電斥力，眾所周知，越重的原子核所帶電荷越多，越難以產生聚變。因此各國重點研究的可控核聚變均采用輕核聚變，即用氫的兩個同位素——氘和氚來進行研究。

國際熱核聚變實驗堆(ITER)項目就是正在通過模擬太陽的核聚變反應，產生能量并實現可控利用。由中核集團牽頭研發的中國新一代“人造太陽”裝置(HL-2M)在2022年實現等離子體電流突破100萬安培(1兆安)，創造了中國可控核聚變裝置運行新紀錄，標志著我國核聚變研發距離聚變點火邁進重要一步，躋身國際第一方陣。因此，電影中展現中國牽頭的行星發動機項目，正是建立在中國具有世界領先的核聚變實力基礎之上，才顯得真實可信。

“人造太陽”裝置(HL-2M)

核彈引發月核聚變

《流浪地球2》中有一個重大工程，也是全片最燃、最具有淚點的片段，就是利用地球上的核彈引發月核聚變，炸毀月亮，讓地球脫離地月相撞的危險。這個腦洞開得可謂碩大無朋，令人佩服導演的想象力。

電影中的做法是把地球上所有的核彈布置在月球上一座巨大的環形山中組成相控陣，通過精確引爆核彈陣列，引發月球核心的聚變，繼而炸毀月球。說白了，這些核彈起到了“引信”的作用，即用核彈來充當引信，核爆產生沖擊波，對月球中心點進行瞬間壓縮，引發月球氘氚的聚變，從而炸毀月球。

《流浪地球2》劇照—月球上的相控陣核爆

不過實際上，僅靠3000多枚核彈是做不到這點的，因為月核的主要成分是鐵56。這個元素結構比任何其它原子核都要穩定，鐵56再向上聚變不會再釋放能量，而是需要吸收能量。也就是說，如果鐵56真的發生了聚變，這種聚變也是吸能反應，不會產生猛烈的爆炸，核爆沖擊波的能量會被直接吸收。

電影之所以有這個設定，可能是想表現月表有豐富的氦3元素，而氦3的確是核聚變的重要原料。這就又引出了另一種思考問題的方式，即如果能夠獲取月球的氦3資源，用氦3與氫的同位素進行核聚變，就不會產生任何核輻射，而且還能釋放出更多的能量。

巧合的是，2022年，中核集團的科研工作者首次成功獲得嫦娥五號月壤中未來聚變能源資源——氦3含量及提取參數條件，為我國月球資源評價和開發提供了基礎科學數據。那么在不遠的將來，或許我們可以率先獲得月球的重要資源，在可控核聚變的應用中率先邁出重要步伐，而不用考慮炸毀月球。

科研工作者正在進行月壤研究

總而言之，《流浪地球2》向廣大觀眾傳遞了一個重要的信息——核能作為人類高階能源和未來更匹配。在科幻世界中，核能是人類馳騁宇宙、穿越黑洞、空間跳躍等等高難度動作能源領域絕對的主力。在現實世界中，核能也當之無愧是最穩定、最強力的能源。科幻的基礎是現實，我國早在1983年便提出了“熱中子反應堆——快中子增殖堆——受控核聚變堆”的核能三步走發展戰略。在熱堆領域，我國自主研發的三代核電技術華龍一號示范工程正在按計劃節點有序開展;在快堆領域，中核集團在福建省霞浦縣的示范快堆工程穩步推進;在聚變堆領域，中核集團的中國環流器二號A(HL—2A)裝置正在承擔國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃相關的前沿物理問題與關鍵技術的科研任務，并實現了多個突破。

華龍一號示范工程

綜上所述，中核集團以“強核強國、造福人類”為己任，大力傳承弘揚“兩彈一星”精神和“四個一切”核工業精神，踐行“強核報國、創新奉獻”的新時代核工業精神，立足新發展階段、貫徹新發展理念、構建新發展格局，以核工業高質量發展為根本路徑，堅持科技自立自強，矢志攻堅鑄大國重器，不僅為中國科幻領域提供了的創作靈感，更是為筑牢國家安全戰略基石，加快建設核工業強國貢獻了中核力量。