美國能源部宣布實現核聚變“歷史性突破”，什么情況？

Callejon

據央視新聞，當地時間13日，美國能源部官員宣布，由美國政府資助的加州勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL），首次成功在核聚變反應中實現“凈能量增益”，即聚變反應產生的能量大于促發該反應的鐳射能量。

據悉，實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，產生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，產生的能量比投入的能量多50%以上。

美國能源部長詹妮弗·格蘭霍姆在一份聲明中稱，這一突破是一項“里程碑式的成就”。這項成果預計將可能幫助人類在實現零碳排放能源的進程中邁出關鍵一步。

核聚變的藝術渲染圖.

美國能源部當地時間周二（13日）宣布，其下屬的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室研究人員實現核聚變“歷史性突破”，這項技術也被視為一種“可能的革命性替代能源”。

據路透社此前援引兩名知情人士消息爆料稱，美國能源部將于當地時間13日晚些時候宣布，美國國家實驗室科學家在核聚變轉化能源方面取得一項突破。

美媒稱，這種為太陽提供能量的過程有朝一日可望為地球提供廉價的電力來源。報道稱，其中一位知情人士透露，位于加利福尼亞州的美國能源部下屬勞倫斯利弗莫爾國家實驗室科學家在一項使用激光的核聚變實驗中首次實現了凈能量增益。

耗資35億美元的美國國家點火裝置位于勞倫斯利弗莫爾國家實驗室，最初是為了通過模擬爆炸來測試核武器，后用于推進聚變能研究。支持者認為，它可以推進核聚變研究，從而可能建成商業電站。

占地面積有三個足球場大的NIF采用中心點火激光核聚變方案，由192個巨大的激光器組成，它們同時向一個金屬圓筒發射。圓筒被加熱到約282萬攝氏度，產生X射線內爆，加熱并壓縮氘氚燃料，引發核聚變。

NIF從2010年開始正式的點火實驗。2014年，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家獲得成果，但當時產生的能量非常小，相當于一個60瓦的燈泡在5分鐘內消耗的能量。2021年NIF在一次聚變反應中產生了1.37兆焦耳的能量，約為那次激光能量的70%，是世界上最接近凈能量增益的一次。

不過，據《自然》今年7月報道，美國科學家后來未能復制2021年創紀錄的實驗，反復嘗試的結果最多只能達到去年年底能量的50%。這凸顯了研究人員無法精確地理解、設計和預測這些能量下的實驗。今年早些時候，研究人員改變了方向，開始重新考慮他們的實驗設計。

當核聚變輸出的能量和輸入的能量達到平衡點，下一步就是要朝輸出能量大于輸入能量百倍的里程碑目標努力。當聚變反應的輸出能量大于輸入能量百倍時可以探索建立商用電站。

因此，即便美國科學家實現了核聚變反應的凈能量增益，也不意味著我們很快就能擁有廉價的核聚變能源。據《紐約時報》報道，NIF的激光器效率非常低，一次實驗只研究了一次激光爆發，而實際的核聚變發電廠需要機關槍一樣的激光爆發速度，每次爆發都有新的靶丸滑動到位，然后從聚變反應中飛出的中子流必須轉化為電能。NIF相當于三個足球場那么大，對于商業發電廠來說太大、太貴、效率太低。