可控核聚變突破沒帶來實用化，只是漫長道路上的一小步 _托卡馬克

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選自wired
作者：Gregory Barber
機器之心編譯
編輯：澤南
【可控核聚變突破沒帶來實用化，只是漫長道路上的一小步】

美國科學家實現(xiàn)了人類長期追求的聚變點火目標——但不要指望這種技術能夠為電網供電。

12 月 5 日，美國勞倫斯利弗莫爾實驗室的鍍金鼓內，一組科學家精巧地重現(xiàn)了為太陽提供動力的物理學。
這項深夜進行的實驗包括向膠囊發(fā)射 192 束激光，膠囊中裝有一個裝滿氫原子的胡椒粒大小的顆粒。其中一些通常相互排斥的原子被擠壓在一起并融合在一起，完成一個產生能量的過程。

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LLNL 國家點火裝置的靶室包含 192 束紫外線激光束，能夠將超過 2 兆焦耳的能量輸送到單個微型燃料顆粒中。
按照地球聚變反應的標準，這是大量的能量。多年來，科學家們一直在進行這種類型的實驗，結果發(fā)現(xiàn)產生的能量還不足以供給維持系統(tǒng)本身。這一次，人們終于實現(xiàn)了正循環(huán) 。
這一壯舉被稱為點火，對于那些研究聚變的人來說是一個巨大的勝利。人們只需仰望星空，就知道這種能量來源是可能的——將兩個氫原子結合產生一個氦原子會導致質量損失，根據著名的 E = mc^2 公式釋放出巨量的能量。自 1970 年代以來，我們一直在這條道路上緩緩前行，當時科學家首次定義了點火目標，有時也稱為「盈虧平衡」。
去年，勞倫斯利弗莫爾實驗室國家點火裝置（NIF）的研究人員已經接近成功，用核聚變產生了他們發(fā)射到實驗中的大約 70% 的激光能量。人們繼續(xù)進行實驗，終于在 12 月 5 日凌晨 1 點剛過獲得了完美的結果：輸入兩兆焦耳，輸出了三兆焦耳，能量增加了 50% 。
「這表明我們是可以做到的，」美國能源部長珍妮弗 · 格蘭霍姆在新聞發(fā)布會上說道。
對于像斯坦福大學的 Mark Cappelli 這樣的聚變科學家來說，這是一個激動人心的結果。但他同時提醒說，那些寄希望于核聚變在不久的將來成為一種豐富、零碳排放和無廢料的能源的人可能會失望。
分歧點在于如何定義能量收支平衡。NIF 研究人員表示，他們在實驗中獲得的能量與他們發(fā)射的激光一樣多——這是一項巨大的、期待已久的成就。但問題在于，這些激光器消耗的能量只占系統(tǒng)總功率的一小部分。如果計算得更全面，NIF 獲得的收益遠小于投入。
「這種程度的收支平衡是非常、非常片面的，」Cappelli 說道。「還有幾十年的路要走，也許還有半個世紀。」
問題在于低效的激光器，使用 NIF 的方法產生聚變能包括將數(shù)十束光束射入稱為空腔的金圓柱體，將其加熱到超過 300 萬攝氏度。激光不直接瞄準燃料，他們的目標是產生「X 射線湯」，密歇根大學的核聚變研究員 Carolyn Kuranz 介紹道。它們轟擊由氫同位素氘和氚組成的微小燃料顆粒，并將其壓碎。這必須以完美的對稱精度完成，即實現(xiàn)「穩(wěn)定內爆」，否則顆粒會起皺，燃料無法充分加熱。