美国科学家公布核聚变研究取得重大突破
核聚变实验产生的能量大于所消耗的能量。
加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们使用高强度激光短暂点燃了核聚变。
(图片来源:劳伦斯利弗莫尔国家实验室)
美国研究员取得重大突破，为核聚变供能铺平了前进的道路，但主要问题仍然存在。
核聚变是一个产生能量的反应，它将简单的原子核融合成更复杂的原子核，就像氢原子融合成氦原子。核聚变常发生于恒星核心，大量的分子尘埃在重力作用下坍塌，从而在新生恒心的核心产生巨大的压力和热量。
几十年来科学家一直在研究核聚变，把它当作可持续发电的源泉，但未能实现。加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的一个团队终于取得了重大飞跃，使在核反应堆内创造出提供能量的“恒心”成为可能。
他们在国家点火装置（NIF）成功完成核聚变点火。12月5日该团队执行了历史上第一次受控核聚变实验，也可称为科学上能量得失平衡。这次实验达成了新的里程碑，意味着从核聚变中产生的能量大于点燃核聚变所需的激光能量。
该实验用192个激光同时轰击一个橡皮擦大小的小球，使小球释放出大于激光轰击所用的能量。劳伦斯利弗莫尔国家实验室在声明中写道：我们向小球发射了2.05兆焦耳（MJ）的能量，产生了3.15兆焦耳的核聚变能量输出，超过了核融合阈值，首次证明了惯性聚变能（IFE）的根本科学基础。
不过这并不意味着核聚变能源唾手可得，先进科学技术仍需进一步发展，使惯性聚变能项目更容易、实惠的为家庭和商业供电。美国能源部目前正在重启一个大范围协调合作的惯性聚变能项目，加上私营部门的投资，将推动核聚变商业化的快速进展。
尽管这只是利用核聚变获得清洁能源的初步步骤，但团队领导人金佰利·布迪尔（Kim Budil）博士称赞这是一个变革性的突破。“点火是第一步，一个真正有里程碑意义的一步，为未来十年高能量密度科学和核聚变研究的转型奠定了基础，我已经迫不及待想看看它能把我们带到哪里。”他在周二的记者会上说，“核聚变能源道路上的科技挑战令人生畏。当我们处于最佳状态时，就能让看似不可能的事情成为可能。”
核聚变反应的点燃就是在这样的情况下开展的，然而目前的实验中，反应只能维持很短的时间。在实验中，原子融合产生的能量超过了激光点燃反应所需的能量，这是净能量增益的里程碑。
近几年该实验室的科学家进行了几次核聚变实验，但实验产生的能量不足，无法取得巨大的突破。在2014年该团队实验产生的能量相当于让一盏60瓦灯泡亮5分钟。去年他们成功达成1亿亿瓦的功率输出，相当于实验所消耗能量的70%。
最近一次实验中产生的能量比消耗的能量多了一点，这意味着在很短的时间里，反应不依靠激光的能量而使用自身的能量融合了更多氢原子，靠自身维持住了反应。然而据《卫报》报道，该实验只产生了0.4兆焦耳的净能量，大约相当于烧开一壶水所需的能量。
达成这一突破之时正值俄乌突之际，世界正努力应对冲突带来的能源危机，寻求在不使用化石燃料的情况下，满足可持续供能的新方法。聚变产生的能量不仅无碳排放，而且不像核裂变那样产生有危险的放射性废弃物。
然而纽约时报警告称，尽管非常有前景，但该实验只是迈向核聚变应用漫长旅途中的第一步，尚未开发出能在工业规模上启动和维持核聚变的高效激光，将反应能量转为电能的技术也还没有。
美国国家点燃实验室主要用于未实际爆破情况下的核武器试验。这次实验使用了条纹法来触发核聚变反应。大多数核聚变点燃实验都涉及一种叫托卡马克的特殊反应堆，一种用于储存氢气的环形装置。氢气会在托卡马克内部被加热，直到电子从原子核中分裂出来，产生等离子体。
激光会将托卡马克加热到约540万华氏度，使其内气体汽化，从而产生一阵X射线。然后这些X射线加热氘氚粒子，氢的两种同位素。随着粒子核心温度升高，氢原子在核聚变的第一束光中融合成了氦原子。
BY:Tereza Pultarova
FY: 张瓜瓜
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