美国实验室正站在核聚变关键目标的门槛上

美国一家科学机构即将实现核聚变研究的长期目标。

美国国家点火装置使用强大的激光加热和压缩氢燃料，从而引发核聚变。

一项实验表明，“点火”的目标，即核聚变释放的能量超过激光释放的能量，现在就在触手可及的距离内。

利用核聚变(为太阳提供动力的过程)可以提供一种无限的清洁能源。

在一个被称为惯性约束聚变的过程中，来自NIF的192束激光——世界上能量最高的例子——指向一个胡椒粒大小的包含氘和氚的胶囊，这是元素氢的不同形式。

这会将燃料压缩到铅密度的100倍，并将其加热到1亿摄氏度——比太阳中心的温度还要高。这些条件有助于启动热核融合。

8月8日进行的一项实验产生了1.35兆焦耳(MJ)的能量——大约70%的激光能量传送到燃料舱。达到点火意味着得到的聚变产率大于激光器放入的1.9 MJ。

这是核聚变和整个核聚变领域的一个巨大进步，作为衡量进展的指标，本月试验的产量是NIF此前在2021年春季创下的纪录的8倍，是2018年试验产量的25倍。

NIF的科学家们还认为，他们现在已经实现了一种叫做“燃烧等离子体”的技术，聚变反应本身提供了更多聚变所需的热量。这对于使这个过程能够自我维持至关重要。

奇滕登教授解释说:“从聚变的角度来看，实验中释放的超级焦耳的能量确实令人印象深刻，但在实践中，这相当于煮沸一个水壶所需的能量。”

他补充说:“如果我们能想出如何让燃料在一起停留更长的时间，让更多的燃料燃烧，就可以通过点火实现更高的核聚变能量。”这将是惯性约束聚变的下一个领域。”

现有的核能依赖于一个叫做裂变的过程，在这个过程中，重的化学元素被分裂产生轻的化学元素。聚变的原理是将两种轻元素结合成一种重元素。

国家点火装置的建设始于1997年，并于2009年完成。第一次测试激光功率的实验开始于2010年10月。

NIF的另一个功能是帮助确保美国核武器储备的安全和可靠。有时，那些想要利用巨大的激光进行核聚变的科学家们已经被与国家安全相关的实验挤压了时间。

但在2013年，BBC报道称，在NIF的实验中，核聚变释放的能量超过了燃料吸收的能量——这是一项突破，也是世界上任何核聚变设施的首次突破。这些测试的结果后来发表在《自然》杂志上。

NIF是世界上几个致力于推进核聚变研究的项目之一。其中包括目前正在法国Cadarache建设的价值数十亿欧元的Iter设施。

Iter将采用一种不同的方法来实现NIF的激光驱动聚变;法国南部的这个设施将利用磁场来容纳热等离子体——带电气体。这个概念被称为磁约束聚变(MCF)。

但建造商业上可行的核聚变设施，为电网提供能源，将需要另一个巨大的飞跃。

奇滕登教授表示:“将这一概念转化为可再生能源可能是一个漫长的过程，需要克服重大的技术挑战，比如能够每秒重复进行几次实验，以产生稳定的电力来源。”