美国宣布核聚变 实现历史性突破！（图）

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这张由劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的国家点火设施提供的未注明日期的图片显示了位于加州利弗莫尔的NIF目标湾。该系统使用192道激光束汇聚到这个巨大球体的中心，使一个微小的氢燃料颗粒内爆。美国能源部的官员2022年12月13日宣布：核聚变实现的"重大科学突破"。

美国加利福尼亚劳伦斯-利弗莫尔国家实验室周二宣布，核聚变取得重大突破。这一宣布带来了巨大希望。数十年来，全球科学家试图开发核聚变，支持这一研究的科学家认为，掌握核聚变技术，可以使人类不再依赖导致气候升温的化石燃料。

位于加州的劳伦斯-利弗莫尔国家实验室（LLNL）是美国能源部的一部分，它在一份声明中说，上周的一项实验 "从聚变中产生的能量超过了用于引起反应的激光能量"。能源部部长格兰霍姆在一次新闻发布会上说，这一成功将 “载入史册”。

目前，核电站使用核裂变，其工作原理是分裂重原子的原子核，从而释放出能量。而核聚变则使两个轻核融合在一起，形成一个更重的核。这就是为恒星提供动力的反应，包括我们的太阳。由于那里普遍存在的极端热量和压力条件，氢原子融合成了氦，在这个过程中产生了巨大的能量。在地球上，这一过程可以通过超强的激光器来实现。

来自星球的能量

核聚变与核裂变不同，后者是目前在核电站中使用的技术，涉及打破重原子核的结合。

核聚变是一个相反的过程：两个轻原子（氢）融合在一起，产生一个重原子（氦），从而释放能量。这就是在恒星中起作用的过程，包括我们的太阳。

物理学家阿瑟-特瑞尔（Arthur Turrell）、《恒星建设者》一书的作者在推特上写道， "控制恒星的能量来源是人类有史以来最伟大的技术挑战。"

两种不同的方法

只有将物质加热到极高的温度（1.5亿度左右），聚变才有可能。法国原子能委员会（CEA）的项目负责人Erik Lefebvre表示，"我们因此必须找到方法，将这种极热的物质与任何可能将其冷却的东西隔离开来。"

第一种方法是通过磁约束进行核聚变。在一个巨大的反应堆中，轻氢原子（氘和氚）被加热。然后材料处于等离子体状态，是一种密度很低的气体。它是通过磁场控制的，在磁铁的帮助下获得。

这是目前正在法国建设的国际ITER项目将使用的方法，也是牛津附近的JET（欧洲联合环形山）使用的方法。

第二种方法是惯性约束。在这里，非常高能量的激光被送入一个顶针大小的圆筒内，里面装有氢气。

这就是法国的 "兆焦耳激光"（LMJ），或该领域最先进的项目--美国国家点火设施（NIF）所使用的技术。美国加利福尼亚国家实验室正是通过后者进行了历史性的实验，首次实现了能量的净增长。

到目前为止，使用激光的实验室的目的更多的是为了证明物理原理，而第一种方法则是为了重现接近于未来的配置。

还有多长的路要走

Érik Lefebvre认为， "在工业和商业规模可行之前，还有很长的路要走"。据他说，这种项目还需要20或30年才能完成。

美国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室主任Kim Budil在周二表示，可能是 “几十年”（但少于五十年）。"现在，我们利用激光已经实现了净能量的增加，我们需要想办法让它变得更简单。"

仍然需要许多技术上的改进：产生的能量必须增加，而且操作必须是每分钟可重复多次的。

科学界为何如此期待核聚变？

专家指出，与核裂变不同，核聚变不会有发生核事故的风险。

此外，核聚变产生的放射性废物极少，最重要的是，它不会产生温室气体。

Lefebvre总结说："这是一种完全无碳的能源，产生的废物非常少，而且本质上非常安全。这使得它成为 "世界能源问题的未来解决方案"。

对许多人来说，核聚变是未来的能源。

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