2023年春节，中国自主拍摄的科幻巨制《流浪地球2》引爆了全国各大影院，把中国科幻电影提升到了世界级的水平。《流浪地球2》无论在视听、特效和叙事技巧上都不输任何一部国外科幻大片。而这部电影之所以获得成功，是将绚烂的特效建立在开放的科学思考之上，使其看起来有真实性和说服力。
《流浪地球2》剧照
整部电影对于天文、地理、物理、机械等方面都有着丰富的表现，让观众不自觉地产生一种真实感和代入感。而电影中的核心科技，就是高速发展后的未来核工业，以至于不经让人联想，如果人类真的失去太阳，地球真的需要流浪，核工业就是保持人类文明的基石。
那么电影中涉及到核科学的内容有哪些呢?
伴随氦闪的太阳膨胀
《流浪地球2》提出了太阳氦闪的概念，正是为了躲避氦闪，人类才不得不让地球离开太阳系，为此建造了大量的行星发动机，开启了流浪旅程。所谓氦闪，是指中等质量恒星的核心表面堆积的氦突然开始的核聚变反应。
太阳氦闪对地球的影响示意图
其实，太阳里是存在一个自发的负反馈机制的，核聚变需要非常高的温度和压强才能发生，而太阳核心一直具备氢聚变的条件，在负反馈机制的限制下，可以让太阳物质的万有引力与氢聚变的能量释放刚好达到平衡，这就促使太阳在几十亿年来一直相对稳定。但是氦聚变没有这样的负反馈机制，当氦在太阳引力的作用下向内收缩时，温度升高，但压强不变，直到温度高达一亿度，氦被点燃，聚变放出的能量让温度升得更高，让更多的氦聚变。也就是说，氦聚变只有正反馈，没有负反馈，最终会造成一场失控的爆炸，这就是氦闪。
在以秒计的时间里，太阳核心的氦剧烈燃烧，产生的能量比平时高千亿倍，同时耗尽了太阳核心中的氢，并持续升高核心温度，导致核心边缘一层本来不能聚变的氢也开始发生聚变，让太阳急剧膨胀，甚至彻底占据了地球轨道。从居安思危的角度来看，这在很久以后的未来是有可能发生的，或许是几十亿年以后。虽然现在不用担心这个问题，但作为科幻电影，能够复现或者预测这个场景，也的确会带来更多对未来危机的思考。
《流浪地球2》剧照—氦闪后的地球
重核聚变行星发动机
《流浪地球2》中，人类计划给地球安装上万座巨大的行星发动机，推动地球离开太阳系，这些发动机就是重核聚变行星发动机。可控核聚变并非奇思妙想，它正是目前世界最前沿的重大核科学研究，也是各国都在深入研究的大科学工程。影片中最引人注目的重核聚变行星发动机，全球布置上万台，每台发动机的高度比珠峰朗玛峰还高2.2公里，单台发动机能提供150亿吨的推力。
《流浪地球2》剧照—重核聚变行星发动机
理论上来说，就算有这样的推力，也不足以推动地球离开既定轨道，但是作为科幻电影，倒是提出了新的假想，并且把聚变能量的作用直观的展现出来，不得不说这也是一件了不起的事情。
电影中呈现的重核聚变，是将石头中所包含的重元素进行核聚变反应，也就是所谓的“烧石头”，理论上的确有可行性，但是实际利用起来，以现在的技术手段是不可能的。
重核聚变是采用硅等元素作为聚变原料，首先要克服原子核之间的静电斥力，众所周知，越重的原子核所带电荷越多，越难以产生聚变。因此各国重点研究的可控核聚变均采用轻核聚变，即用氢的两个同位素——氘和氚来进行研究。
国际热核聚变实验堆(ITER)项目就是正在通过模拟太阳的核聚变反应，产生能量并实现可控利用。由中核集团牵头研发的中国新一代“人造太阳”装置(HL-2M)在2022年实现等离子体电流突破100万安培(1兆安)，创造了中国可控核聚变装置运行新纪录，标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进重要一步，跻身国际第一方阵。因此，电影中展现中国牵头的行星发动机项目，正是建立在中国具有世界领先的核聚变实力基础之上，才显得真实可信。
“人造太阳”装置(HL-2M)
核弹引发月核聚变
《流浪地球2》中有一个重大工程，也是全片最燃、最具有泪点的片段，就是利用地球上的核弹引发月核聚变，炸毁月亮，让地球脱离地月相撞的危险。这个脑洞开得可谓硕大无朋，令人佩服导演的想象力。
电影中的做法是把地球上所有的核弹布置在月球上一座巨大的环形山中组成相控阵，通过精确引爆核弹阵列，引发月球核心的聚变，继而炸毁月球。说白了，这些核弹起到了“引信”的作用，即用核弹来充当引信，核爆产生冲击波，对月球中心点进行瞬间压缩，引发月球氘氚的聚变，从而炸毁月球。
《流浪地球2》剧照—月球上的相控阵核爆
不过实际上，仅靠3000多枚核弹是做不到这点的，因为月核的主要成分是铁56。这个元素结构比任何其它原子核都要稳定，铁56再向上聚变不会再释放能量，而是需要吸收能量。也就是说，如果铁56真的发生了聚变，这种聚变也是吸能反应，不会产生猛烈的爆炸，核爆冲击波的能量会被直接吸收。
电影之所以有这个设定，可能是想表现月表有丰富的氦3元素，而氦3的确是核聚变的重要原料。这就又引出了另一种思考问题的方式，即如果能够获取月球的氦3资源，用氦3与氢的同位素进行核聚变，就不会产生任何核辐射，而且还能释放出更多的能量。
巧合的是，2022年，中核集团的科研工作者首次成功获得嫦娥五号月壤中未来聚变能源资源——氦3含量及提取参数条件，为我国月球资源评价和开发提供了基础科学数据。那么在不远的将来，或许我们可以率先获得月球的重要资源，在可控核聚变的应用中率先迈步重要步伐，而不用考虑炸毁月球。
科研工作者正在进行月壤研究
总而言之，《流浪地球2》向广大观众传递了一个重要的信息——核能作为人类高阶能源和未来更匹配。在科幻世界中，核能是人类驰骋宇宙、穿越黑洞、空间跳跃等等高难度动作能源领域绝对的主力。在现实世界中，核能也当之无愧是最稳定、最强力的能源。科幻的基础是现实，我国早在1983年便提出了“热中子反应堆——快中子增殖堆——受控核聚变堆”的核能三步走发展战略。在热堆领域，我国自主研发的三代核电技术华龙一号示范工程正在按计划节点有序开展;在快堆领域，中核集团在福建省霞浦县的示范快堆工程稳步推进;在聚变堆领域，中核集团的中国环流器二号A(HL—2A)装置正在承担国际热核聚变实验堆(ITER)计划相关的前沿物理问题与关键技术的科研任务，并实现了多个突破。
华龙一号示范工程
综上所述，中核集团以“强核强国、造福人类”为己任，大力传承弘扬“两弹一星”精神和“四个一切”核工业精神，践行“强核报国、创新奉献”的新时代核工业精神，立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局，以核工业高质量发展为根本路径，坚持科技自立自强，矢志攻坚铸大国重器，不仅为中国科幻领域提供了的创作灵感，更是为筑牢国家安全战略基石，加快建设核工业强国的贡献了中核力量。
