當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月5日上午1:03，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室使用192束強(qiáng)大的激光束擊中了只有胡椒大小的氫同位素的固體目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)向目標(biāo)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，能量增益達(dá)到153%。

·美國(guó)能源部長(zhǎng)詹妮弗·格蘭霍姆在一份聲明中稱，這一突破是一項(xiàng)“里程碑式的成就”。這項(xiàng)成果預(yù)計(jì)將可能幫助人類在實(shí)現(xiàn)零碳排放能源的進(jìn)程中邁出關(guān)鍵一步。

勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室里的裝置。當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月13日，美國(guó)能源部官員宣布，由美國(guó)政府資助的加州勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，首次成功在核聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)“凈能量增益”，即聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量大于促發(fā)該反應(yīng)的鐳射能量。實(shí)驗(yàn)向目標(biāo)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，能量增益達(dá)到153%。美國(guó)能源部長(zhǎng)詹妮弗·格蘭霍姆在一份聲明中稱，這一突破是一項(xiàng)“里程碑式的成就”。這項(xiàng)成果預(yù)計(jì)將可能幫助人類在實(shí)現(xiàn)零碳排放能源的進(jìn)程中邁出關(guān)鍵一步。

此外，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任金·布迪爾（Kim Budil）表示，如果想將這一成果商業(yè)化，核聚變技術(shù)仍有“重大障礙”需要克服，可能還需要幾十年的努力和投資。

核聚變反應(yīng)是宇宙中的普遍現(xiàn)象，它是恒星（例如太陽(yáng)）的能量來(lái)源。核聚變能也是全世界能源發(fā)展的前沿方向，被視為未來(lái)社會(huì)的“終極能源”。如果人類可以掌控這種能量，就能擺脫目前地球的能源與環(huán)境危機(jī)困擾。

耗資35億美元的美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置位于勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，最初是為了通過(guò)模擬爆炸來(lái)測(cè)試核武器，后用于推進(jìn)聚變能研究。占地面積有三個(gè)足球場(chǎng)大的NIF從2010年開(kāi)始正式的點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，美國(guó)用了10多年時(shí)間不斷沖擊點(diǎn)火目標(biāo)，過(guò)程一波三折。

2014年，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家獲得成果，但當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的能量非常小，相當(dāng)于一個(gè)60瓦的燈泡在5分鐘內(nèi)消耗的能量。2021年8月，NIF在一次聚變反應(yīng)中產(chǎn)生了1.37兆焦耳的能量，約為那次激光能量的70%，是世界上最接近凈能量增益的一次。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2022年12月5日上午1:03，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室使用192束強(qiáng)大的激光束擊中了只有胡椒大小的氫同位素的固體目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)向目標(biāo)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，能量增益達(dá)到153%。

核聚變工作原理。圖片來(lái)源：BBC美國(guó)科技媒體The Verge評(píng)價(jià)道，利用核聚變可能是革命性的——為人們提供豐富的能源，而不會(huì)受到溫室氣體排放或持久放射性廢物的有害副作用。然而，這樣做取決于克服巨大的工程障礙。經(jīng)過(guò)幾十年的實(shí)驗(yàn)，這次宣布代表了對(duì)這些障礙之一的微小但重大的勝利。但是，要實(shí)現(xiàn)任何清潔能源夢(mèng)想，還有很長(zhǎng)的路要走。

勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任布迪爾在新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)：“有了真正的投資和真正的關(guān)注，這個(gè)時(shí)間尺度可以更近?！薄昂荛L(zhǎng)一段時(shí)間我們從未走近過(guò)，對(duì)嗎？因?yàn)槲覀冃枰@個(gè)基本的第一步。因此，我們今天處于一個(gè)很好的位置，可以開(kāi)始了解下一步需要什么?！?br/>

首先，科學(xué)家需要能夠再次點(diǎn)火。布迪爾說(shuō)，仍然要做很多事，“你必須能夠每分鐘產(chǎn)生許多很多聚變點(diǎn)火?！薄安粌H在科學(xué)方面，而且在技術(shù)方面都有非常大的障礙?！?br/>

一個(gè)障礙是，未來(lái)任何工作中使用的激光都需要更有效率。這次實(shí)驗(yàn)中使用的國(guó)家點(diǎn)火裝置是世界上最大、能量最高的激光器，但它仍然基于20世紀(jì)80年代的技術(shù)?，F(xiàn)代激光器效率更高，未來(lái)的努力可能會(huì)嘗試將新技術(shù)納入實(shí)驗(yàn)。

“這表明這是可以做到的。越過(guò)這個(gè)門(mén)檻使他們能夠開(kāi)始研究更好的激光器、更高效的激光器、更好的密封膠囊等?！辈嫉蠣栒f(shuō)，“我們需要私營(yíng)部門(mén)參與其中。如此多的美國(guó)公共資金進(jìn)入這一突破真的很重要，但為了使其達(dá)到商業(yè)水平，我們將采取的所有必要步驟仍然需要公共研究和私營(yíng)研究?！?br/>

勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室里的工作人員在作業(yè)。什么是核聚變？

核聚變是將兩個(gè)較輕的核結(jié)合而形成一個(gè)較重的核和一個(gè)很輕的核（或粒子）的一種核反應(yīng)形式。兩個(gè)較輕的核在融合過(guò)程中產(chǎn)生質(zhì)量虧損而釋放出巨大的能量，兩個(gè)輕核在發(fā)生聚變時(shí)因它們都帶正電荷而彼此排斥，然而兩個(gè)能量足夠高的核迎面相遇，它們就能相當(dāng)緊密地聚集在一起，以致核力能夠克服庫(kù)侖斥力而發(fā)生核反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)叫做核聚變。

太陽(yáng)和許多恒星的內(nèi)部溫度高達(dá)千萬(wàn)攝氏度以上，每時(shí)每刻都在發(fā)生著劇烈的核聚變反應(yīng)。太陽(yáng)每秒放出的能量約為3.9×10^26焦耳，雖然到達(dá)地球表面的僅為太陽(yáng)每秒釋放能量的10億分之一，但這也是巨大的能量，正是這個(gè)能量，才使得地球上的一切生命活動(dòng)成為可能。

核聚變能也是全世界能源發(fā)展的前沿方向，核聚變能由于其燃料來(lái)自海水、效率是化石能源的千萬(wàn)倍、沒(méi)有長(zhǎng)期的核廢料、沒(méi)有碳排放等特點(diǎn)，因此被視為未來(lái)社會(huì)的“終極能源”。如果人類可以掌控這種能量，就能擺脫目前地球的能源與環(huán)境危機(jī)的困擾。

可控核聚變所需要的原料是氫元素中的兩個(gè)同位素氘和氚。氘可從海水中提取，氚可以由地球上儲(chǔ)量非常豐富的鋰生成。一立方公里海水所含的氘經(jīng)過(guò)聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量就相當(dāng)于地球上所有石油儲(chǔ)備產(chǎn)生的總能量。

但人類若想要在地球上成功實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)，從而獲得巨大能量，就必須創(chuàng)造三個(gè)必要條件。一是極高的溫度，以使氘氚燃料成為超過(guò)1億攝氏度的熱等離子體；二是極高的密度，以使氘氚原子核發(fā)生量子隧穿的概率變大，而且便于將聚變產(chǎn)生的阿爾法粒子能量留下來(lái)繼續(xù)參與核聚變反應(yīng)；三是等離子體在有限的空間里被約束足夠長(zhǎng)時(shí)間。

到目前為止，人類對(duì)受控核聚變的研究主要分為兩類。一是磁約束核聚變，也就是用特殊形態(tài)的磁場(chǎng)把氘、氚等輕原子核和自由電子組成的、處于熱核反應(yīng)狀態(tài)的超高溫等離子體約束在有限的體積內(nèi)，使它受控制地發(fā)生大量的原子核聚變反應(yīng)，釋放出能量，典型的實(shí)驗(yàn)裝置如中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）。二是激光核聚變，這是以高功率激光作為驅(qū)動(dòng)器的慣性約束核聚變，典型實(shí)驗(yàn)裝置如我國(guó)的神光激光裝置和美國(guó)的國(guó)家點(diǎn)火裝置。