在去年宣布核聚變點(diǎn)火實(shí)驗出現重大突破后，美國研究團隊將在2月中旬進(jìn)行下一次點(diǎn)火實(shí)驗。
1月30日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室(LLNL)媒體部門(mén)負責人邁克爾·帕迪拉(Michael Padilla)對界面新聞表示，該實(shí)驗室將于2月中旬開(kāi)展下一次像去年12月進(jìn)行的核聚變點(diǎn)火實(shí)驗，且計劃全年進(jìn)行多次實(shí)驗。
LLNL位于美國加利福尼亞州利弗莫爾，是受到美國政府機構資助的研發(fā)中心。
去年12月13日，美國能源部召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì )宣布，LLNL的科學(xué)家在12月5日首次成功在核聚變實(shí)驗中實(shí)現“凈能量增益(Net Energy Gain)”，即受控核聚變反應產(chǎn)生的能量超過(guò)驅動(dòng)反應發(fā)生的激光能量。
邁克爾·帕迪拉告訴界面新聞，他們不會(huì )公開(kāi)宣布接下去實(shí)驗的結果。按照慣例，LLNL在與公眾討論科學(xué)結果之前，會(huì )遵循同行評審的發(fā)表流程。由于結果的重大影響和團隊的興奮，他們在去年12月偏離了這一流程，公開(kāi)宣布了實(shí)驗結果。
“但我們不希望這成為常態(tài)。”他說(shuō)。
激光核聚變點(diǎn)火實(shí)驗在LLNL的“國家點(diǎn)火設施(NIF)”中進(jìn)行。多達192束的巨型激光將能量引導到胡椒粒大小的燃料顆粒，引發(fā)內爆并導致氘和氚原子聚變。
去年12月進(jìn)行的實(shí)驗，向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，聚變能量增益因子(Q值)達到1.53。
當Q值突破1時(shí)，核聚變產(chǎn)生的能量多于它消耗的能量，意味著(zhù)達到科學(xué)能量收支平衡，即實(shí)現了“點(diǎn)火”。
核聚變是一種人造過(guò)程，可以復制為太陽(yáng)提供動(dòng)力的相同能量。核聚變發(fā)生時(shí)，兩個(gè)輕原子核結合形成一個(gè)較重的原子核，并釋放出大量能量。由于高溫高壓下的聚變反應難以精確控制，“凈能量增益”始終是核聚變難以實(shí)現的目標。
在實(shí)驗室實(shí)現“點(diǎn)火”。是論證可控核聚變科學(xué)可行性的必要步驟。美國能源部稱(chēng)，這是幾十年來(lái)的重大科學(xué)突破，將為美國國防進(jìn)步和清潔能源的未來(lái)鋪平道路。
由于LLNL定義的Q值中并未考慮為激光器供電所需的300兆焦耳能量，此次“聚變點(diǎn)火”距離真正凈能量增益還有一定差距。此外，只有當Q值達到20或更高時(shí)，才具有一定經(jīng)濟性。
LLNL主任基姆·布迪爾(Kim Budil)表示，實(shí)現核聚變商業(yè)化可能需要數十年，核聚變技術(shù)還需克服諸多障礙，包括實(shí)現每分鐘完成多次聚變點(diǎn)火，并擁有穩健的驅動(dòng)程序系統等。
LLNL正通過(guò)機器學(xué)習等工具不斷改進(jìn)實(shí)驗模型。接下去的實(shí)驗是否能進(jìn)一步提高Q值將十分重要。
核聚變被認為是未來(lái)潛在的清潔能源。與目前廣泛應用的核裂變相比，核聚變具有不產(chǎn)生核廢料、輻射少、溫室氣體零排放等優(yōu)勢，更為清潔而高效。
目前全球正在研究的可控核聚變技術(shù)路線(xiàn)，主要包括磁約束和激光慣性約束。實(shí)現核聚變發(fā)電的兩大難點(diǎn)是實(shí)現上億度點(diǎn)火和穩定長(cháng)時(shí)間約束控制。
美國NIF走的是慣性約束路線(xiàn)，即用超大功率激光器產(chǎn)生激光束，射向一個(gè)含氘氚的氫球形靶丸上使其崩潰，并產(chǎn)生1億攝氏度左右的高溫，從而觸發(fā)氫原子聚變，釋放大量能量。
磁約束需要利用裝置，用磁場(chǎng)來(lái)約束聚變物質(zhì)，目前研究的裝置包括托卡馬克、仿星器、反向場(chǎng)箍縮及磁鏡等。
