科学家三次成功复制历史性核聚变突破

加利福尼亚州的科学家们向一个装有花椒粒大小燃料胶囊的圆柱体发射了近 200 道激光,在探索核聚变能源的道路上又迈出了一步。

去年 12 月的一个早晨,位于加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的国家点火装置(National Ignition Facility)的科学家们在一个名为 "点火 "的过程中,成功地进行了核聚变反应,释放的能量超过了使用的能量,这在世界上尚属首次。

根据 LLNL 12 月份的一份报告,他们表示今年已经成功复制了至少三次点火过程。这标志着有朝一日可能成为解决主要由化石燃料燃烧造成的全球气候危机的重要方案的又一重要步骤。

几十年来,科学家们一直试图利用核聚变能源,从根本上在地球上重现太阳的能量。

在去年取得了历史性的净能源收益后,下一个重要步骤就是证明这一过程可以复制。

伦敦帝国理工学院惯性聚变研究中心的研究员布莱恩-阿佩尔贝说,复制能力证明了这一过程的 "稳健性",表明即使激光或燃料颗粒等条件发生变化,也能实现这一过程。

阿佩尔贝告诉美国有线电视新闻网(CNN),每次实验还提供了一个详细研究点火物理学的机会。"这为科学家们解决下一个需要克服的挑战提供了宝贵的信息:如何最大限度地获得能量"。

核聚变与核裂变不同--核裂变是当今世界上核电站所使用的由原子分裂产生的过程--核聚变不会留下长寿命的放射性废物。随着气候危机的加剧,人们越来越迫切地希望放弃会使地球升温的化石燃料,因此安全、清洁的丰富能源的前景十分诱人。

核聚变是为太阳和其他恒星提供能量的反应,它是将两个或两个以上的原子撞击在一起,形成一个密度更大的原子,在这个过程中会释放出巨大的能量。

利用核聚变产生能量的方法多种多样,但在 NIF,科学家们用近 200 个激光器阵列向一个花椒粒大小的金刚石胶囊内的氢燃料颗粒发射激光,胶囊本身位于一个金圆筒内。激光加热圆柱体外部,产生一系列极快的爆炸,产生大量能量,并以热量的形式收集起来。

2022 年 12 月产生的能量很小--大约需要 2 兆焦耳的能量来驱动反应,总共释放出 315 万焦耳,足以烧开大约 10 桶水。但这足以使点火成功,并证明激光核聚变能够产生能量。

此后,科学家们又进行了多次点火。报告称,7 月 30 日,NIF 激光器向目标发射了略高于 2 兆焦耳的激光,产生了 388 兆焦耳的能量--这是迄今为止实现的最高能量产出。随后在 10 月份进行的两次实验也取得了净收益。

"报告说:"这些结果表明,NIF 有能力持续产生兆焦耳级的聚变能量。

然而,要使核聚变达到为电网和供热系统供电所需的规模,还有很长的路要走。现在的重点是在已取得进展的基础上再接再厉,想办法大幅扩大核聚变项目的规模,并显著降低成本。

在迪拜举行的 COP28 气候峰会上,美国气候特使约翰-克里(John Kerry)发起了一项涉及 30 多个国家的国际参与计划,旨在促进核聚变,帮助解决气候危机。

"克里在气候会议上说:"核聚变有可能彻底改变我们的世界,改变摆在我们面前的所有选择,为世界提供丰富而清洁的能源,同时避免传统能源的有害排放。12 月,美国能源部宣布投资 4200 万美元用于一项计划,将包括 LLNL 在内的多个机构联合起来,建立以推进核聚变为重点的 "中心"。

"美国能源部长詹妮弗-格兰霍姆在一份声明中说:"利用核聚变能源是21世纪最大的科技挑战之一。"我们现在有信心,聚变能源不仅是可能的,而且是有可能成为现实的"。

https://www.msn.com/en-ca/news/us/scientists-successfully-replicate-historic-nuclear-fusion-breakthrough-three-times/ar-AA1lNq8n

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