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美國國家點(diǎn)火裝置首次實(shí)現(xiàn)凈能量增益

2022-12-15 07:22:03 來源: 科技日報(bào) 作者: 劉霞

科技日報(bào)記者 劉霞

美國能源部13日宣布,勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的美國國家點(diǎn)火裝置(NIF)首次實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火——反應(yīng)產(chǎn)生的能量大于促使反應(yīng)發(fā)生的能量:在12月5日的一次實(shí)驗(yàn)中,研究人員向目標(biāo)輸入2.05兆焦耳的能量,產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出,首次實(shí)現(xiàn)了凈能量增益。

美國能源部長詹妮弗·格蘭霍姆當(dāng)天發(fā)表聲明稱,這是一項(xiàng)“里程碑式的成就”,無疑將激發(fā)更多新成果。中國科學(xué)院賀賢土院士對(duì)科技日報(bào)記者表示:“最新進(jìn)展具有重要意義,至少表明約2兆焦耳激光能量能夠產(chǎn)生聚變能超過輸入能量,達(dá)到凈能量增益。但實(shí)驗(yàn)不能重復(fù),并不具備實(shí)用意義?!?/p>

NIF。圖片來源:物理學(xué)家組織網(wǎng)

賀賢土院士解釋說,核聚變是兩個(gè)輕原子核結(jié)合生成一個(gè)較重的原子核并釋放出巨大能量的過程,也是太陽內(nèi)部的供能過程。核聚變產(chǎn)生的能量非常大,而且不排放二氧化碳;另外,與核裂變相比,它既不會(huì)產(chǎn)生核廢料,輻射也極少。由于擁有清潔且高能的特性,核聚變技術(shù)被視為未來清潔能源領(lǐng)域的發(fā)展方向。

目前可行的核聚變主要有兩種方法,分別使用磁場和激光來約束等離子體。NIF使用第二種方法,這種方法也被稱為慣性約束聚變(ICF)。在實(shí)驗(yàn)中,192束激光束轟擊一個(gè)裝有氫燃料的微小“膠囊”,使其升溫并迅速膨脹,直至內(nèi)爆,在慣性約束下,產(chǎn)生高溫高壓等離子體,最終實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火。

包括中國、歐盟等參與的“國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆”(ITER)則采用磁約束——反應(yīng)堆使用甜甜圈形狀的托卡馬克裝置,利用磁場使等離子體懸浮,同時(shí)注入能量以啟動(dòng)核聚變反應(yīng)。位于英國牛津的歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆(JET)去年12月在持續(xù)5秒的反應(yīng)中產(chǎn)生了59兆焦耳的熱能,創(chuàng)下當(dāng)時(shí)全球核聚變新紀(jì)錄。

利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室主任金·布迪爾解釋說:“激光核聚變不僅在科學(xué)方面,而且在技術(shù)方面,都存在著非常重大的障礙。目前,我們一次點(diǎn)火一個(gè)燃料小球,要實(shí)現(xiàn)商業(yè)聚變能,必須每分鐘點(diǎn)火多次,還必須擁有一個(gè)強(qiáng)大的激光系統(tǒng)?!?/p>

總編輯圈點(diǎn)

這確實(shí)是近日能源圈的“大新聞”!有史以來第一次,人類實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)的凈能量增益。它確實(shí)是一個(gè)漂亮的里程碑式的成果。核聚變是結(jié)合原子核以產(chǎn)生能量的過程,若能持續(xù)生產(chǎn)出安全的核聚變能源,則意味著掌握了無限的清潔能源。當(dāng)然,此次實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)出的能量只能燒開15到20壺水,只能說在實(shí)踐上驗(yàn)證了慣性約束聚變這一路線的可行性,離商用還距離遙遠(yuǎn)。實(shí)際上,我國也在可控核聚變領(lǐng)域做了多方布局,在技術(shù)創(chuàng)新的路上不斷推進(jìn)。

責(zé)任編輯: 李夢一