科技日報記者 劉霞
一個由超百名科學家組成的團隊在最新一期《自然》雜志上發(fā)表4項實驗成果稱，美國國家點火裝置（NIF）在通往實現(xiàn)核聚變目標的路上取得了里程碑式的突破——獲得了所謂的“燃燒等離子體”，這意味著核聚變燃燒可以由反應本身產(chǎn)生的熱量來維持，而不是靠輸入的激光能量。
激光靶向彈丸（藝術圖）圖片來源：物理學家組織網(wǎng)
美國密歇根大學等離子體物理學家卡洛琳·庫蘭茲解釋說，核聚變將氫原子核結合在一起，形成重原子核。當產(chǎn)生的原子質量小于參與反應的原子質量時，多余的質量就會轉化為能量，釋放出大量光和熱。核聚變不會產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，也不會產(chǎn)生其他污染物。而反應所必需的燃料氫氣，在地球上的儲量足以滿足人類長達數(shù)百萬年的能源需求?！昂司圩儺a(chǎn)生的基本上是無限的清潔能源。”
在本研究中，科學家將包含192束激光的巨型激光陣列靶向一個小“膠囊”內的彈丸，將其加熱到1億攝氏度，制造出了巨大的能量爆發(fā)，獲得了“燃燒等離子體”——盡管只持續(xù)了萬分之一秒，但足以證明實驗取得了成功。
研究人員指出，在2020年11月和2021年2月進行的4次實驗中，產(chǎn)生了多達0.17兆焦耳的能量，遠遠超過了以前的嘗試，不過仍小于啟動核聚變過程所需的1.9兆焦耳。有研究稱，2021年底在NIF進行的實驗產(chǎn)生了1.3兆焦耳的能量，持續(xù)了百萬億分之二秒，但研究結論還未經(jīng)過同行評議。
幾十年來，世界各地的研究人員在想方設法研究核聚變技術。35個國家在法國南部合建“國際熱核實驗反應堆”，該反應堆使用巨大的磁鐵來控制過熱的等離子體，預計于2026年開始運營。
NIF研究團隊下一步的目標是實現(xiàn)“點火”。當核聚變反應產(chǎn)生的能量大于其消耗的能量時，就會發(fā)生“點火”現(xiàn)象。屆時，燃料可以繼續(xù)自行“燃燒”，產(chǎn)生的能量超過引發(fā)初始反應所需的能量。
研究論文合著者、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室核聚變項目首席科學家奧馬爾·哈瑞肯說：“最新研究結果令人興奮，但我們離實用的核聚變能源還有很長的路要走，也許需要幾十年?！?/p>
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