美国国家点火装置首次实现净能量增益

• 2022-12-15 08:00:42 来源：科技日报

(资料图片)

科技日报记者 刘霞

美国能源部13日宣布，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室内的美国国家点火装置（NIF）首次实现聚变点火——反应产生的能量大于促使反应发生的能量：在12月5日的一次实验中，研究人员向目标输入2.05兆焦耳的能量，产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出，首次实现了净能量增益。

美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆当天发表声明称，这是一项“里程碑式的成就”，无疑将激发更多新成果。中国科学院贺贤土院士对科技日报记者表示：“最新进展具有重要意义，至少表明约2兆焦耳激光能量能够产生聚变能超过输入能量，达到净能量增益。但实验不能重复，并不具备实用意义。”

NIF。图片来源：物理学家组织网

贺贤土院士解释说，核聚变是两个轻原子核结合生成一个较重的原子核并释放出巨大能量的过程，也是太阳内部的供能过程。核聚变产生的能量非常大，而且不排放二氧化碳；另外，与核裂变相比，它既不会产生核废料，辐射也极少。由于拥有清洁且高能的特性，核聚变技术被视为未来清洁能源领域的发展方向。

目前可行的核聚变主要有两种方法，分别使用磁场和激光来约束等离子体。NIF使用第二种方法，这种方法也被称为惯性约束聚变（ICF）。在实验中，192束激光束轰击一个装有氢燃料的微小“胶囊”，使其升温并迅速膨胀，直至内爆，在惯性约束下，产生高温高压等离子体，最终实现聚变点火。

包括中国、欧盟等参与的“国际热核聚变实验堆”（ITER）则采用磁约束——反应堆使用甜甜圈形状的托卡马克装置，利用磁场使等离子体悬浮，同时注入能量以启动核聚变反应。位于英国牛津的欧洲联合环状反应堆（JET）去年12月在持续5秒的反应中产生了59兆焦耳的热能，创下当时全球核聚变新纪录。

利弗莫尔国家实验室主任金·布迪尔解释说：“激光核聚变不仅在科学方面，而且在技术方面，都存在着非常重大的障碍。目前，我们一次点火一个燃料小球，要实现商业聚变能，必须每分钟点火多次，还必须拥有一个强大的激光系统。”

总编辑圈点

这确实是近日能源圈的“大新闻”！有史以来第一次，人类实现了核聚变反应的净能量增益。它确实是一个漂亮的里程碑式的成果。核聚变是结合原子核以产生能量的过程，若能持续生产出安全的核聚变能源，则意味着掌握了无限的清洁能源。当然，此次实验中产出的能量只能烧开15到20壶水，只能说在实践上验证了惯性约束聚变这一路线的可行性，离商用还距离遥远。实际上，我国也在可控核聚变领域做了多方布局，在技术创新的路上不断推进。

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