勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室確認完成歷史性的核融合點火實驗
勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)發表了一篇內容廣泛的論文,證實了其2022 年核融合實驗的有效性。在這個實驗中,多束雷射聚焦在一個由氘和氚組成的球體上,首次在實驗室中實現了核融合點火。
產生核融合相對容易,所需的只是將氫同位素離子置於適當的熱和壓力條件下,使其融合成氦的條件。事實上,它是如此容易,以至於在1964 年的世界博覽會上,它成為通用電氣公司每天展出10個小時的核心展品。
最棘手的是實現核融合,同時輸出的能量大於輸入的能量,這就是所謂的聚變點火。在2022 年12 月5 日之前,地球上只有引爆氫彈能夠實現這一目標。
當天,在勞倫斯-利弗莫爾設施,192 束雷射聚焦在一個氘/氚低溫靶上,發出2.05 兆焦耳(MJ)的紫外線,目標熔化並產生了3.15 兆焦耳的能量輸出。換句話說,這就是聚變點火。
從那時起,由來自44 個國際機構的1,370 多名研究人員組成的團隊數十年來致力於驗證和記錄該計畫的實驗結果。新發表的這篇經同行評審的論文揭示瞭如何實現1.5 倍的目標增益,並追溯了該實驗的進展,追溯到1972 年由LLNL 主任約翰-納科爾斯(John Nuckolls)及其同事提出的一項建議,以及在實現點火過程中面臨的挑戰。
據實驗室稱,雷射實驗的主要目的是模擬核武內部的聚變反應,以便在不進行核子試驗的情況下確定美國核子儲備的可靠性。
不過,這些成果也可以應用在設計未來的核融合發電廠,為世界提供無限的清潔能源。這並不是直接的,因為雖然實現了聚變點火,但雷射所需的能量是反應產生能量的100 倍。
研究人員說:”選擇NIF 雷射器結構和目標配置的目的是為研究目的提供最高的聚變點火機率,而不是為聚變能應用產生淨能量而進行最佳化。慣性聚變能應用需要對底層方案進行改進,因此需要進一步開發,如雷射能量使用、發射率、目標穩健性、更高的燃料壓縮等級和成本等。”
論文發表在《物理評論快報》。