國家點火裝置(NIF) —— 首個實現凈能量增益核聚變的實驗室 —— 以更強能量輸出再度登場。
全球唯一一種實際輸出能量高于輸入能量的核聚變實驗,如今正在打破自己的紀錄。據報道,勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置(NIF)近期兩次提升其聚變產額:先達到5.2兆焦耳,隨后躍升至8.6兆焦耳,比2022年歷史性實驗釋放的能量(3.15兆焦耳)翻了一倍多。
2022年的突破是科學家首次實現“點火” —— 即聚變反應產生的能量(3.15兆焦耳)超過了激光注入燃料的能量(2.05兆焦耳)。
需注意的是,這一成就未計入整個系統運行所需的能耗(即從電網輸入的約300兆焦耳能量)。盡管如此,該成果仍彰顯了核聚變作為零碳、近乎無限能源的誘人前景。美國核安全局副部長吉爾·赫魯比(Jill Hruby)總結稱,這是“邁向清潔能源革命的首個試探性步伐”。
核聚變并非新概念,科學家已為此探索近一個世紀。問題始終在于規模:觸發聚變反應所需的能量通常遠高于反應本身產出。NIF的突破短暫改寫了這一局面 —— 人類首次復現了恒星的能源機制并實現能量盈余。
盡管此次產額躍升顯著,但距離可持續清潔能源應用仍遙遠(僅2022年實驗就需消耗300兆焦耳電網能量)。更不必說建造實際聚變電廠、實現規模化生產并將新興技術融入全球電網的挑戰。
NIF采用慣性約束核聚變技術:用192束激光壓縮胡椒粒大小的鉆石包裹燃料球,在金色圓柱體內引發微小恒星級爆炸。激光在10米寬真空室中點燃燃料,使其溫度超1億華氏度,壓力達地球大氣壓的數千億倍。團隊在2023年重復此實驗,最新報告顯示其效率持續提升。
專家認為,慣性約束作為實用能源仍面臨巨大障礙。因此,其他團隊正探索不同聚變路徑,例如利用磁場約束等離子體的磁約束聚變。正在法國建設的巨型托卡馬克裝置ITER等項目也試圖刷新能量產出紀錄,盡管它們暫不會接入電網。
然而,核聚變長期被視為“永遠還需30年”的空想,這一印象或許終將改變。盡管該領域存在海量工程難題,但NIF的實質性進展表明,在全球亟需規模化清潔能源解決方案的當下,聚變研究正積蓄勢能。
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