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核聚变技术获里程碑突破?美国即将发表重大声明

Energy Secretary Jennifer Granholm is
expected tomorrow to announce a “major scientific breakthrough” in
nuclear fusion energy — which promises almost limitless carbon-free
power. https://t.co/EVumCVZBUW

— Axios (@axios)
December 12, 2022

综合多家媒体报道,科学家们近期在核聚变领域取得了突破性的进展,美国能源部计划于当地时间周二(12月13日)宣布这一重大里程碑。

美国能源部长格兰霍姆(Jennifer
Granholm)12月11日表示,将在本周宣布一项“重大科学突破”。此前媒体报道,一个联邦实验室最近在核聚变研究方面取得了一项重大里程碑。https://t.co/Uslg8QKGTG

— 特战时讯 (@fengyunshe)
December 12, 2022

据了解实验初步结果的三位人士透露,位于美国加州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)首次在聚变反应中实现了“净能量增益”,也就是产生的能量比注入的能量还要多。

据国际原子能机构给出的定义,核聚变是模仿太阳的原理,使两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核,结合期间释放出大量能量。

在激光聚变实验中,激光加热由氘和氚离子组成的燃料,形成等离子体,各离子间发生聚变反应。这一反应产生的能量加热燃料带来更高温度,从而创造出更多反应,导致失控过程(热核燃烧)。

知情人士称,LLNL通过美国国家点火装置的实验获得了成功,聚变反应产生了大约2.5兆焦耳的能量,大约是激光所消耗的2.1兆焦耳能量的120%。

两名了解结果的人士表示,高于预期的能量输出,损坏了一些诊断设备,使得后续分析变得复杂,但科学家们已经广泛讨论了这一突破。一位知情人士强调,数据仍在分析中,还无法确认它是否超过了关键门槛。

为何“净能量增益”具有巨大意义

与化石能源相比,聚变反应不排放二氧化碳;与当前通常意义上的核能——核裂变能相比,它既不会产生核废料,辐射也极少。自1950年代以来,科学家一直在研究太阳的能量来源,寻求复制和利用聚变反应,但至今没有团队能从反应中得到超过实验所消耗的能量,即投入抵不上产出,无法形成能量的正循环。

如果LLNL能突破这一瓶颈,即实现“净能量增益”的聚变反应,相当于为全人类提供了一个安全的、绿色的、用之不竭的能源选项。

核聚变专家亚瑟·特瑞尔(Arthur
Turrell)博士表示,“如果这一点得到证实,我们将见证一个历史性的时刻。”

据报道,LLNL将于周二发布这一重大公告,美国能源部也将于太平洋时间周二07:00左右进行直播。

可以佐证的是,美国能源部长格兰霍姆(Jennifer Granholm)当地时间周日表示,将在本周宣布一项“重大科学突破”。

外界预计,周二的公告将会着重强调投资于聚变能源研究具有的积极意义,但其商业应用可能还需要数年时间。科学家们表示,建造一个能产生大规模聚变能源的设备需要用到一些难以大量生产的材料。

此外,聚变反应产生的中子会对设备造成明显损耗,有可能破坏该设备。据媒体透露,用于上述实验的专有点火装置耗资35亿美元。