美國能源部宣布實(shí)現(xiàn)核聚變“歷史性突破”，什么情況？

Callejon

據(jù)央視新聞，當(dāng)?shù)貢r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(shí)驗室（LLNL），首次成功在核聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)“凈能量增益”，即聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量大于促發(fā)該反應(yīng)的鐳射能量。

據(jù)悉，實(shí)驗向目標(biāo)輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，產(chǎn)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(yù)計將可能幫助人類在實(shí)現(xiàn)零碳排放能源的進(jìn)程中邁出關(guān)鍵一步。

核聚變的藝術(shù)渲染圖.

美國能源部當(dāng)?shù)貢r間周二（13日）宣布，其下屬的勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室研究人員實(shí)現(xiàn)核聚變“歷史性突破”，這項技術(shù)也被視為一種“可能的革命性替代能源”。

據(jù)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(dāng)?shù)貢r間13日晚些時候宣布，美國國家實(shí)驗室科學(xué)家在核聚變轉(zhuǎn)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(shí)驗室科學(xué)家在一項使用激光的核聚變實(shí)驗中首次實(shí)現(xiàn)了凈能量增益。

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

占地面積有三個足球場大的NIF采用中心點(diǎn)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(fā)射。圓筒被加熱到約282萬攝氏度，產(chǎn)生X射線內(nèi)爆，加熱并壓縮氘氚燃料，引發(fā)核聚變。

NIF從2010年開始正式的點(diǎn)火實(shí)驗。2014年，勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室的科學(xué)家獲得成果，但當(dāng)時產(chǎn)生的能量非常小，相當(dāng)于一個60瓦的燈泡在5分鐘內(nèi)消耗的能量。2021年NIF在一次聚變反應(yīng)中產(chǎn)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(jù)《自然》今年7月報道，美國科學(xué)家后來未能復(fù)制2021年創(chuàng)紀(jì)錄的實(shí)驗，反復(fù)嘗試的結(jié)果最多只能達(dá)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(shè)計和預(yù)測這些能量下的實(shí)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(shí)驗設(shè)計。

當(dāng)核聚變輸出的能量和輸入的能量達(dá)到平衡點(diǎn)，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(biāo)努力。當(dāng)聚變反應(yīng)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(xué)家實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)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(jù)《紐約時報》報道，NIF的激光器效率非常低，一次實(shí)驗只研究了一次激光爆發(fā)，而實(shí)際的核聚變發(fā)電廠需要機(jī)關(guān)槍一樣的激光爆發(fā)速度，每次爆發(fā)都有新的靶丸滑動到位，然后從聚變反應(yīng)中飛出的中子流必須轉(zhuǎn)化為電能。NIF相當(dāng)于三個足球場那么大，對于商業(yè)發(fā)電廠來說太大、太貴、效率太低。