科学家3次成功复制核聚变点火突破 为全球供应洁净能源迈进一大步

2023-12-21 11:54

加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的核聚变实验设施。网上图片
加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的核聚变实验设施。网上图片

美国加州科学家继去年12月后,今年成功复制了3次核聚变㸃火实验突破,均能实现净能量增益,这在寻求聚变能量方面又迈出了重要一步。事缘如果掌握了聚变能量,可望为全球提供近乎无限的洁净能源。

去年12月5日,能源部辖下加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL)国家点燃实验设施的科学家,进行了历史上首次可控核聚变实验。实验中,国家点燃实验设施向目标输入了2.05兆焦耳的能量,产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出,这是全球首次产生的核聚变能量,多于输入的能量。

根据LLNL本月的报告,他们今年已经成功复制了至少3次点火实验。这标志著因化石燃料燃烧而导致全球气候危机的重要解决方案上,又迈出了重要一步。

在7月30日,NIF成功重现了核聚变点火突破,向目标输送了略高于2兆焦耳的能量,产生了3.88兆焦耳的能量,较去年12月的实验获得了更高的「净能量增益」,是迄今为止达到的最高产量。10月份的2次后续实验也带来了净能量收益。

报告指出,这些结果证明了NIF能够持续产生兆焦级聚变能量。然而,要达到核聚变达到为电网和暖气系统供电所需的规模,还有很长的路要走。现在的重点是在已取得的进展的基础上再接再厉,并找出如何大幅扩大聚变项目规模并大幅降低成本的方法。

加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点燃实验设施。
加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点燃实验设施。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家3次成功重现核聚变点火突破。路透社
劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家3次成功重现核聚变点火突破。路透社
世界各地都正研究核聚变。图为中国的全超导托卡马克核聚变实验装置。 资料图片
世界各地都正研究核聚变。图为中国的全超导托卡马克核聚变实验装置。 资料图片
伦敦帝国学院惯性聚变研究中心研究员阿佩尔贝表示,复制能力证明了该过程的稳健性。网上图片
伦敦帝国学院惯性聚变研究中心研究员阿佩尔贝表示,复制能力证明了该过程的稳健性。网上图片

过去数十年来,科学家一直试图利用聚变能量,本质上是在地球上重建太阳的能量。

在去年实现历史性的净能源收益之后,下一个重要步骤是证明这个过程可以复制。

伦敦帝国学院惯性聚变研究中心研究员阿佩尔贝(Brian Appelbe)表示,复制能力证明了该过程的稳健性,表明即使雷射或燃料芯块等条件发生变化,也可以实现这一目标。

阿佩尔贝指出,每个实验也提供了详细研究点燃物理学的机会,这为科学家解决下一个需要克服的挑战提供了宝贵的讯息:如何最大限度地获得能量。

核聚变是太阳和恒星的能量来源。在这些星体核心的巨大热量和重力下,氢原子核相互碰撞,聚合成更重的氦原子,并在此过程中释放出大量能量。与核分裂(当今世界核电厂所使用的过程,由原子分裂产生)不同,核聚变不会产生放射性废物。可控核聚变技术有望为人类提供近乎无限的洁净能源,帮助人类摆脱对化石燃料的依赖。

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