美國國家點火裝置的核聚變試驗正在激發能源革命的希望

據外媒CNET報道,8月8日,在幾乎難以察覺的一秒鐘內,北加州一個政府設施的大型激光器重新創造了一個“微型太陽”。這一結果是在追求核聚變方面邁出的重要一步,核聚變是人們長期追求的解決許多能源和環境挑戰的方案。

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實驗在美國國家點火裝置進行,該設施佔地三個足球場大小,位於舊金山灣都市區東部邊緣的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的園區內。那裡強大的激光器被集中到一個BB彈大小的目標上,提供1.3兆焦耳的紫外線激光器能量。

值得注意的是,這大約是在任何特定時刻照射到地球表面的所有陽光總能量的6%,儘管這個強大的爆發只持續了十億分之一秒。不過,即使在這個微不足道的時間範圍內,科學家們也觀察到了一個重大的突破。該熱點能夠點燃一個自我維持的連鎖反應,將更多的氫原子融合在一起,並繼續產生能量的過程,就像一個內燃機通過一個又一個燃料分子來繼續燃燒。實現這個“核聚變點火”是通向核聚變發電路線圖中的一個關鍵里程碑。

物理學家和 《The Star Builders: Nuclear Fusion and the Race to Power the Planet》一書的作者Arthur Turrell說:“這一驚人的突破使我們誘人地接近聚變反應的‘凈能量增益’演示–正是地球需要它的時候。”

今天的核電站是由核裂變反應提供燃料的,核裂變是分裂原子以產生能量的過程。核聚變正好相反:以類似太陽的方式將氫原子合併成氦,在此過程中釋放出大量的能量。聚變是一種聖杯,因為理論上它將提供無限的清潔能源,與裂變反應堆相比,安全和廢物問題更少。

幾十年來,幾十家設施一直在試驗不同的方法。挑戰不僅僅是實現核聚變,而是要以一種不需要創造反應的能量多於結果產生的能量的方式來實現。

本月的實驗在能量輸入與能量輸出方面仍然是一個凈負值,但它使科學達到了收支平衡的門檻。勞倫斯利弗莫爾國家實驗室報告說,雖然最終的分析仍需要同行評審,但初步數據顯示,該結果產生的能量輸出是今年早些時候所做實驗的8倍,是2018年所見的25倍。

“作為參考,這[是]比我10年前加入該項目時獲得的能量輸出多出約1000倍,”項目物理學家傑森-呂克-彼得森在Twitter上補充道。

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倫敦帝國學院慣性聚變研究中心的聯合主任傑里米-奇頓在一份聲明中說,在過去的一年裡,聚變能量輸出的改善速度加快,“這表明我們可能很快就會達到更多的能量里程碑,例如超過用於啟動該過程的激光器的能量輸入。”

有趣的是,美國國家點火裝置主要不是作為聚變能源開發的工具,而是用於核武器研究。奇頓說,這一結果應該刺激其他專註於創造清潔能源的努力。

“我們現在已經證明有可能達到點火,給世界上從事聚變能源生產的其他實驗室和初創公司以啟發,試圖用更簡單、更強大、最重要的是更便宜的方法實現同樣的條件。”

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