美国能源部宣布实现核聚变“历史性突破”，什么情况？

Callejon

据央视新闻，当地时间13日，美国能源部官员宣布，由美国政府资助的加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL），首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”，即聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量。

据悉，实验向目标输入了2.05兆焦耳的能量，产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出，产生的能量比投入的能量多50%以上。

美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆在一份声明中称，这一突破是一项“里程碑式的成就”。这项成果预计将可能帮助人类在实现零碳排放能源的进程中迈出关键一步。

核聚变的艺术渲染图.

美国能源部当地时间周二（13日）宣布，其下属的劳伦斯利弗莫尔国家实验室研究人员实现核聚变“历史性突破”，这项技术也被视为一种“可能的革命性替代能源”。

据路透社此前援引两名知情人士消息爆料称，美国能源部将于当地时间13日晚些时候宣布，美国国家实验室科学家在核聚变转化能源方面取得一项突破。

美媒称，这种为太阳提供能量的过程有朝一日可望为地球提供廉价的电力来源。报道称，其中一位知情人士透露，位于加利福尼亚州的美国能源部下属劳伦斯利弗莫尔国家实验室科学家在一项使用激光的核聚变实验中首次实现了净能量增益。

耗资35亿美元的美国国家点火装置位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室，最初是为了通过模拟爆炸来测试核武器，后用于推进聚变能研究。支持者认为，它可以推进核聚变研究，从而可能建成商业电站。

占地面积有三个足球场大的NIF采用中心点火激光核聚变方案，由192个巨大的激光器组成，它们同时向一个金属圆筒发射。圆筒被加热到约282万摄氏度，产生X射线内爆，加热并压缩氘氚燃料，引发核聚变。

NIF从2010年开始正式的点火实验。2014年，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家获得成果，但当时产生的能量非常小，相当于一个60瓦的灯泡在5分钟内消耗的能量。2021年NIF在一次聚变反应中产生了1.37兆焦耳的能量，约为那次激光能量的70%，是世界上最接近净能量增益的一次。

不过，据《自然》今年7月报道，美国科学家后来未能复制2021年创纪录的实验，反复尝试的结果最多只能达到去年年底能量的50%。这凸显了研究人员无法精确地理解、设计和预测这些能量下的实验。今年早些时候，研究人员改变了方向，开始重新考虑他们的实验设计。

当核聚变输出的能量和输入的能量达到平衡点，下一步就是要朝输出能量大于输入能量百倍的里程碑目标努力。当聚变反应的输出能量大于输入能量百倍时可以探索建立商用电站。

因此，即便美国科学家实现了核聚变反应的净能量增益，也不意味着我们很快就能拥有廉价的核聚变能源。据《纽约时报》报道，NIF的激光器效率非常低，一次实验只研究了一次激光爆发，而实际的核聚变发电厂需要机关枪一样的激光爆发速度，每次爆发都有新的靶丸滑动到位，然后从聚变反应中飞出的中子流必须转化为电能。NIF相当于三个足球场那么大，对于商业发电厂来说太大、太贵、效率太低。