美国达成全球初次激光核聚变点火,外媒:或


美国达成全球初次激光核聚变点火,外媒:或

美国达成全球初次激光核聚变点火,外媒:或有益于美核武研究

劳伦斯利弗莫尔国家实验室里的员工在作业。

12月13日,美国能源部官员宣布了美国核聚变研究的一项里程碑式的收获劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点燃实验设施激光核聚变点火成功,初次达成净能量增益,即聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量。

据《纽约时报》报道,当地时间12月5日上午1时03分,劳伦斯利弗莫尔国家实验室用192束强大的激光束击中了只有胡椒大小的氢同位素固体目的,在不到100万亿分之一秒的瞬间向目的输入了2.05兆焦耳的能量,产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出,能量增益达到1.5倍。

在达成此次成就之前,多年来该实验室的科学家一直在探索怎么样借助激光使氢原子发生核聚变,过程一波三折。实验室用的点火装置耗费35亿USD,但自2009年投入用以来,该设施前几年几乎没成功产生任何核聚变反应,直到2014年才获得些许成功,产生了等于一个60瓦的灯泡在5分钟内消耗的能量。2021年8月,该设施在一次聚变反应中产生了1.37兆焦耳的能量,约为那次所用的激光能量的70%,是之前世界上最接近净能量增益的一次。

报道称,核聚变之所以备受关注,是由于它具备替代化石燃料和其他释放温室气体的能源的巨大潜力。核聚变是全世界能源进步的前沿方向,因为其燃料来自海水、效率是化石能源的千万倍、没长期的核废料、没碳排放等特征,被视为将来社会的终极能源。假如人类可以掌控核聚变产生的能量,就能摆脱现在地球的能源与环境危机的困扰。

但在现在,想广泛应用核聚变技术依旧任重而道远。现在作为点火设施的激光器效率很低。据《纽约时报》剖析指出,该激光点火装置建造于几十年前,设计作用与功效是基础科学实验,而非发电。因此,它平均每周只能发射约10次,而一个激光核聚变发电厂需要做到每秒发射约10次,才能提供适当的电力输出。

除此之外,现有点火装置所消耗的能量仍然远超聚变反应所产生的能量。尽管在最新的实验中,科学家用2.05兆焦耳的能量产生了153%的能量增益,但为了产生这短暂的激光脉冲,点火装置一共需要消耗超越300兆焦耳的能量,并且当下仅1.5倍的能量增益率依旧离建造发电厂需要的30倍至100倍增益率有非常长的距离。

不过,该突破毕竟使人类在达成零碳排放能源的道路上前进了一步。劳伦斯利弗莫尔国家实验室主任金布迪尔(Kim Budil)13日在媒体发布会上表示,大家过去常说(核聚变广泛用)还需要50年,但我觉得目前无需了。通过持续的努力和投入,基础技术研究再过几十年就能让大家到建造发电厂的程度。

报道称,除去在能源范围,初次核聚变点火成功的成就还将体目前军事方面,用以维持美国的核威慑力。本次激光核聚变点火成功意味着人类初次达成了在实验室内点燃热核燃料。在此次核聚变反应发生的瞬间,输出的能量功率达30000万亿瓦,接近于一个核武器爆炸输出的能量功率。因为美国自1992年便停止地下核试验,核聚变实验将为美国核武器研究提供更多数据。

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