位于加利福尼亚州利弗莫尔的国家点火设施的研究人员周二宣布，他们在追求聚变能的过程中跨越了临界门槛：从反应中获得的能量比投入的能量多。
这是1）巨大的科学进步，2）距离利用聚变（为太阳提供动力的反应）作为丰富的清洁能源的可行来源还有很长很长（很长）的路要走。5月192日，该团队向一个微小的燃料颗粒发射了2束激光束，产生的能量略多于投入的能量，“大约3兆焦耳，大约<>兆焦耳，”国家核安全局国防项目副局长马文亚当斯在周二的新闻发布会上说。
要使聚变成为真正可以为电网发电的东西，它不能只是越过点火终点线;它必须吹过去。这一宣布是一个重要的渐进式进步，但这一突破还不足以用于实际用途。由于NIF本身是一个研究实验室，因此其技术并非旨在发电。因此，设计一个利用这种新方法的聚变反应堆将是它自身的工程挑战。
NIF是劳伦斯利弗莫尔国家实验室的一部分，由美国能源部运营。“这就是美国领导的样子，我们才刚刚开始，”能源部长詹妮弗格兰霍姆周二表示。
英国《金融时报》周日首次透露，核聚变突破公告迫在眉睫。
核聚变是指氢和氦等微小原子的原子核碰撞并粘在一起，产生巨大热量的反应，理论上可以用来发电。这与常规核电站中使用的裂变反应形成鲜明对比，在传统核电站中，铀等大原子被分裂开来。聚变的麻烦在于原子核带正电，因此相互排斥。为了让它们克服它们的反对，你必须让它们在密闭空间中非常非常快速地移动，并创造出一种称为等离子体的高能物质状态。
几十年来，科学家们一直在努力做到这一点。有两种主要方法：一种是用强大的激光压缩微小的燃料颗粒，这是NIF的策略。另一种是将等离子体加热到比太阳更热的温度，并用磁铁容纳它。这就是目前正在法国南部建设的世界上最大的核聚变项目ITER将如何产生反应。
太阳和其他恒星之所以能够做到这一点，是因为它们有足够的物质来产生巨大的引力，从而加速和限制原子产生聚变反应，产生我们可以从数百万英里外体验到的光和热。
在地球上，人类实际上自1952年以来就知道如何在热核武器中产生聚变。科学家们也能够在实验室中产生聚变，但只是间歇性的，而且耗能巨大：想象一下用喷灯点燃一根火柴。追求核聚变的缓慢进展也使得获得足够的研究资金变得困难，这反过来又阻碍了进展。
1997年，美国国家科学院将点火作为NIF聚变的目标。它将点火定义为“增益大于单位”，这意味着燃料目标的能量比击中它的激光能量更多。
几个月来，NIF的科学家们已经非常接近。大约一年前，他们说他们已经完成了大约70%的路程。“我们正处于点火的门槛上，”NIF的等离子体物理学家Tammy Ma在2022年<>月告诉Vox。
现在他们已经越过了那条线。
“这一结果显然超过了这一标志，毫无疑问，他们在实验室中实现了聚变点火，”密歇根大学等离子体物理学家卡罗琳·库兰兹（Carolyn Kuranz）在一封电子邮件中说。
研究人员持有聚变燃料目标
NIF向微小的氢颗粒发射强大的激光，以触发聚变反应。 乌迈尔·伊尔凡/沃克斯
加州大学洛杉矶分校的等离子体物理学家特洛伊·卡特（Troy Carter）解释说，虽然NIF已经取得了巨大的突破，但它仍然没有达到所需的水平。正如美国国家科学院指出的那样，关键指标是聚变能增益因子，也称为“Q”。这是用于启动和维持聚变反应的功率与产生的功率之比。增益为 1 表示反应已收支平衡。NIF的最新公告显示增益约为1.5，这意味着反应已变得正能量。
但前提是您将能量输入狭隘地定义为击中燃料目标的激光能量。如果你从充电和发射激光所需的总能量来衡量，大约300兆焦耳，最近的结果仍然远远不够。要从聚变中实际产生比激光从电网所需的更多的能量，您需要100或更多的增益。
另一个限制是NIF每天只能发射几次激光射击，并且所需的电量有时会导致实验室停电。要运行一个实际的聚变反应堆，你需要每秒发射大约10发子弹。
燃料本身也可以更有效地燃烧。“NIF射击只燃烧了胶囊中的一小部分燃料，”卡特在一封电子邮件中说。“如果你能找到一种方法来燃烧更多的燃料，收益就会大幅增加。
这将涉及调整微小的燃料颗粒，以获得更多的激光能量，用于压缩原子。
至于激光器，NIF正在使用过时的技术，有很大的改进空间。激光器在将电转化为激光方面效率仅为1%左右，而更现代的设计效率为20%。“NIF建立在1980年代的激光技术之上，”劳伦斯利弗莫尔国家实验室主任Kim Budil在新闻发布会上说。
尽管如此，实现点火仍然是一个关键的里程碑，也是科学家走在正确轨道上的重要信号。卡特说，这“为积极推动尽快开发和部署聚变能源提供了更多理由，希望影响气候变化！”
椰有料原创，作者：小椰子啊，转载请注明出处：http://www.studioyz.com/1561.html
文章评论