聚變實驗突破

首次,燃料釋放的能量超過了吸收的能量

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去年九月,在X射線照射下,塑膠外殼快速內爆成冰冷的氫同位素,在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置(NIF)中產生了聚變。 這不僅僅是一般的聚變反應:這是 NIF 首次產生的燃料釋放的能量超過了吸收的能量的聚變反應。

自 2010 年以來,該實驗室的 192 束雷射一直在向一系列微小的燃料丸注入能量。 在這次實驗中,科學家們掌握了正確的時機。 利弗莫爾物理學家奧馬爾·颶風和他的團隊沒有在持續 20 萬億分之一秒的爆炸過程中逐漸增強雷射,而是以最大強度開始爆炸,然後讓其逐漸減弱。 這一變化使兩毫米燃料丸中的燃料更快地升溫——達到約 5000 萬攝氏度的溫度和 1500 億個地球大氣壓的壓力。 這樣的條件促成了聚變,在這種情況下,聚變燃料產生的能量幾乎是引發聚變的約 10,000 焦耳的兩倍。 這些結果於二月份發表在《自然》雜誌上。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)

“這比以前任何人都更接近”自持能源,颶風說。 然而,科學家們仍有大量工作要做。 儘管燃料丸產生了 17,000 焦耳的能量,但整個聚變實驗遠未實現盈虧平衡。 NIF 實驗執行所需的能量高於其產生的能量; 僅為雷射器供能就需要至少 1.9 億焦耳的能量脈衝。* 要想比盈虧平衡做得更好——或者像 NIF 的人所說的那樣“點火”——將需要更極端的壓力和其他條件。 幾乎無限的清潔能源來源仍需數十年才能實現。

*更正(2014 年 7 月 31 日):這句話在釋出後從原始印刷版本中進行了更改,原始版本錯誤地說明了為雷射器供能所需的能量。 

David Biello 是《大眾科學》的特約編輯。

更多作者:David Biello
《大眾科學》雜誌 第 310 卷 第 6 期本文最初以標題“聚變漫長曲折道路上的里程碑”發表於 《大眾科學》雜誌 第 310 卷 第 6 期 (), 第 27 頁
doi:10.1038/scientificamerican0614-27
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