美国科学家实现聚变点火重大突破

在人类历史上，科学家们首次在实验室环境中实现了核聚变点火，并创造了一种反应，产生的能量超过了激光发射的能量，以启动该过程。这一成就 - 也被称为科学能源盈亏平衡 - 是聚变技术领域的一个里程碑时刻，有朝一日可以为化石燃料提供一种清洁且理论上近乎无限的替代品。

在12月5日的实验中，加利福尼亚州国家点火设施（NIF）的一组科学家引导192束激光束向一个微型燃料舱发射超过200万焦耳的紫外线能量，该燃料舱位于“体育场”大小的机器中心。根据运行NIF的劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的新闻稿，该设施是“地球上最大，最有活力的激光系统。

“我们对核聚变的理论理解已经超过一个世纪了，但从知道到做的过程可能是漫长而艰巨的，”美国总统科技首席顾问兼白宫科技政策办公室主任阿拉蒂·普拉巴卡尔博士在新闻稿中评论道。“今天的里程碑表明我们可以用毅力做些什么。

突发新闻：这是一个已经酝酿了几十年的公告。

2022 年 12 月 5 日，美国能源部@Livermore_Lab的一个团队通过实现聚变点火创造了历史。

这一突破将永远改变清洁能源和美国国防的未来。pic.twitter.com/hFHWbmCNQJ

— 美国能源部 （@ENERGY） 2022 年 12 月 13 日

激光被发射到一个豌豆大小的燃料舱上，以触发聚变反应，其中一对较轻的原子核结合形成一个较重的原子核 - 这一过程有可能释放大量能量。这基本上与驱动传统核电站的过程相反，其中原子核分裂以产生能量。

通过聚变发电概念的主要好处之一是，从环保角度讲，它非常干净，唯一的副产品是少量无害的氦气。此外，根据英国原子能管理局的说法，未来任何大型核聚变站可能使用的燃料 - 氘和氚的组合 - 非常丰富，并将持续“数千年”。

实验的最终目标是表现出一种聚变反应，该反应将产生比启动反应的众多激光发射的能量更多的能量。

根据新闻稿，来自激光的能量，当聚焦在一个微小的区域时，能够导致太空舱内爆，在这个过程中产生“温度和压力，就像恒星和巨行星的核心一样，以及爆炸的核武器内部。

该实验取得了历史性的成功，该团队跨越了点火的门槛，并记录了3.15兆焦耳（MJ）的能量输出，而激光在胶囊上发射的能量为2.05 MJ。

“在实验室中追求聚变点火是人类有史以来应对的最重要的科学挑战之一，实现它是科学，工程以及最重要的是人类的胜利，”LLNL主任Kim Budil博士在新闻稿中说。“跨越这一门槛是推动60年专注追求的愿景 - 一个不断学习，建立，扩展知识和能力的过程，然后找到克服新挑战的方法。

然而，专家警告说，核聚变技术距离成为为我们依赖技术的文明提供动力的商业可行方式还有很长的路要走。正如《自然》杂志在一篇文章中所解释的那样，据报道，虽然实验产生的能量比激光发射的能量多，但激光必须消耗322 MJ的能量才能提供紫外线有效载荷。

还有人指出，12月5日的试验不是为了节能，而是为了证明概念，未来以清洁能源为重点的方案可以在此基础上再接再厉。

“我不想给你一种我们将把NIF接入电网的感觉：这绝对不是这样工作的，”巴迪尔在华盛顿特区的新闻发布会上说（通过自然）。但这是惯性约束聚变功率方案的基本组成部分。

无论如何，该实验已经证明，核聚变反应 - 与为太阳提供动力的过程相同 - 可以在地球上触发，并且它们有能力输出比触发该过程发射的能量更多的能量。可能还有很长的路要走，但12月5日的实验是持续寻求创造清洁能源，聚变动力化石燃料替代品的重要时刻。