美科学家再获“核聚变点火”突破 无限、零碳能源不再遥远

2023-08-09 08:48:00

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参考消息网8月9日报道 据英国《金融时报》网站8月6日报道，美国政府部门的科学家第二次在核聚变反应中实现净能量增益。这一结果将助推一种乐观情绪，即人类正在实现无限、零碳能源梦想的路上取得进展。

自20世纪50年代以来，物理学家一直试图利用为太阳提供能源的核聚变反应。但是，直到去年12月，还没有一个团队能够让这种反应产生的能量超过它消耗的能量。核聚变反应产生的能量比它消耗的能量更多，这种情况也被称为“点火”。

三位了解初步结果的人士透露，去年首次实现“点火”的劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员在今年7月30日的一次实验中重复了有关突破，并产生了比去年12月更高的能量输出。

该实验室证实，在其激光设施中，能量增益得以再次实现。它又说，正在对结果进行分析。

该实验室说：“自2022年12月在国家点燃实验设施(NIF)首次验证'核聚变点火’以来，我们继续进行实验，以研究这一令人兴奋的新科学领域。在7月30日进行的实验中，我们在NIF重复了'点火’。按照我们的标准做法，我们计划在即将召开的科学会议和同行评议的出版物上报告这些结果。”

核聚变是通过将氢的两种同位素——通常是氘和氚——的温度提升到能让原子核聚变的极端水平来实现的，这个过程会释放出氦和大量以中子形式存在的能量。

尽管许多科学家认为，建设核聚变发电站是几十年后的事，但这项技术的潜力不容忽视。核聚变反应不会排放碳，不产生可长期存在的放射性废物。理论上，一小杯氢燃料可以为一栋房子提供数百年的电力。

得到最广泛研究的一种方法被称为“磁约束”。它使用巨大的磁体将燃料固定住，燃料的温度会被提升到比太阳还高的水平。

NIF则使用了一种不同的过程，被称为“惯性约束”，在这个过程中，它向一个微小的燃料容器发射世界上最大的激光，从而引发内爆。

去年12月，美国能源部长珍妮弗·格兰霍姆称，“核聚变点火”这一成就是“21世纪最令人印象深刻的科学壮举之一”。在那次实验中，该反应产生了大约3.15兆焦耳的能量，大约是激光所携带能量(2.05兆焦耳)的1.5倍。

两位了解初步结果的人士说，今年7月实验的初步数据显示，能量输出超过了3.5兆焦耳。这些能量大约足以为一个家用熨斗提供1小时的电力。

几十年来，实现净能量增益一直被视为证明商业核聚变发电站可行的关键一步。不过，现在仍存在一些有待克服的障碍。

实验取得的能量增益仅将产生的能量与激光中的能量进行比较，而不是与为给该系统提供动力而从电网中获取的总能量进行比较，而后者要高得多。科学家估计，商业核聚变将要求，反应所产生的能量是激光中能量的30到100倍。

此外，NIF每天最多只能进行一次激光发射，而一座“惯性约束”发电站可能需要在一秒钟内完成多次发射。

然而，一位了解研究结果的人士说，NIF所取得的更上一层楼的结果——距离取得初次突破“仅8个月”——进一步表明，取得进展的步伐正在加快。