核聚變發電研究迎來”聚變點火”的歷史性突破
研究人員首次創造了一個帶來淨能量增加的核聚變反應。來自加利福尼亞州勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室的這一結果,標誌著在人類在轉向核聚變產生清潔能源的漫長道路上邁出了重要一步。白宮科技政策辦公室主任Arati Prabhakar今天在華盛頓舉行的宣布這一成就的新聞發布會上說:”上週,研究人員們向一粒燃料發射了激光,最終從聚變點火中釋放的能量比激光進去的能量還要多,這是一個明顯的例子,說明堅持不懈的努力真的可以實現。”
核聚變發生時,原子相互碰撞,”融合”產生一個更重的原子,並在此過程中釋放能量。在太陽和其他恆星中,氫原子核融合在一起產生氦,並產生大量的能量。為了在地球上實現核聚變,人類必須將原子加熱到極高的溫度- 至少數百萬攝氏度,這就是為什麼要達到淨能量增益是如此艱鉅。
在這種情況下,國家實驗室使用了192道強大的激光束來擊中一個只有一顆胡椒大小的氫同位素固體目標。他們產生了3.15兆焦耳的能量,比激光器用來觸發反應的2.05兆焦耳多了大約50%。通過這樣做達到科學的能量平衡,因此研究人員可以被認為實現了所謂的”聚變點火”。
利用核聚變釋放的能量可能是革命性的–可以為人們提供豐富的能源,而沒有溫室氣體排放或持久的放射性廢物的討厭的副作用。然而,要做到這一點,取決於能否克服巨大的工程障礙。經過幾十年的實驗,今天的宣布代表了對這些技術障礙之一的一個小但重要的勝利。但是,在核聚變能夠實現任何清潔能源的夢想之前,仍然有很長很長的路要走。
自20世紀50年代以來,美國政府一直在資助聚變能源研究。在全世界範圍內,這種追求已經獲得了數百億美元的資金。到去年年底,英國的歐洲聯合火炬(JET)的科學家們已經從核聚變中產生了創紀錄的59兆焦耳的能量。最大的問題是,直到現在,實驗室中的核聚變還不能產生比首先發生反應所需的更多能量。
這是一個關鍵的里程碑,但仍有一些重要的注意事項需要注意。一個關鍵點是,能源部將這一勝利僅僅建立在激光器輸出的基礎上,而激光器的效率相當低。從電網中獲得這兩兆焦耳的激光能量需要300兆焦耳的能量。因此,今天的宣布取決於對”淨能源增益”的有限定義。
激光並不是實現核聚變的唯一途徑。其他的努力,包括JET,涉及一個被稱為託卡馬克的磁性裝置來限制和加熱等離子體。無論採用何種方法,我們可能要在幾十年後才能在發電廠以這種方式產生能量。它將需要更多的資金和漸進式的勝利來達到這一目標,今天的宣布就是其中之一。