綜合多家媒體報道，科學(xué)家們近期在核聚變領(lǐng)域取得了突破性的進展，美國能源部計劃于當?shù)貢r間周二(12月13日)宣布這一重大里程碑。
據(jù)了解實驗初步結(jié)果的三位人士透露，位于美國加州的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)首次在聚變反應(yīng)中實現(xiàn)了“凈能量增益”，也就是產(chǎn)生的能量比注入的能量還要多。
據(jù)國際原子能機構(gòu)給出的定義，核聚變是模仿太陽的原理，使兩個較輕的原子核結(jié)合成一個較重的原子核，結(jié)合期間釋放出大量能量。
在激光聚變實驗中，激光加熱由氘和氚離子組成的燃料，形成等離子體，各離子間發(fā)生聚變反應(yīng)。這一反應(yīng)產(chǎn)生的能量加熱燃料帶來更高溫度，從而創(chuàng)造出更多反應(yīng)，導(dǎo)致失控過程(熱核燃燒)。
知情人士稱，LLNL通過美國國家點火裝置的實驗獲得了成功，聚變反應(yīng)產(chǎn)生了大約2.5兆焦耳的能量，大約是激光所消耗的2.1兆焦耳能量的120%。
兩名了解結(jié)果的人士表示，高于預(yù)期的能量輸出，損壞了一些診斷設(shè)備，使得后續(xù)分析變得復(fù)雜，但科學(xué)家們已經(jīng)廣泛討論了這一突破。一位知情人士強調(diào)，數(shù)據(jù)仍在分析中，還無法確認它是否超過了關(guān)鍵門檻。
為何“凈能量增益”具有巨大意義
與化石能源相比，聚變反應(yīng)不排放二氧化碳;與當前通常意義上的核能——核裂變能相比，它既不會產(chǎn)生核廢料，輻射也極少。自1950年代以來，科學(xué)家一直在研究太陽的能量來源，尋求復(fù)制和利用聚變反應(yīng)，但至今沒有團隊能從反應(yīng)中得到超過實驗所消耗的能量，即投入抵不上產(chǎn)出，無法形成能量的正循環(huán)。
如果LLNL能突破這一瓶頸，即實現(xiàn)“凈能量增益”的聚變反應(yīng)，相當于為全人類提供了一個安全的、綠色的、用之不竭的能源選項。核聚變專家亞瑟·特瑞爾(Arthur Turrell)博士表示，“如果這一點得到證實，我們將見證一個歷史性的時刻。”
據(jù)報道，LLNL將于周二發(fā)布這一重大公告，美國能源部也將于太平洋時間周二07:00(北京時間周二23:00)左右進行直播。
可以佐證的是，美國能源部長格蘭霍姆(Jennifer Granholm)當?shù)貢r間周日表示，將在本周宣布一項“重大科學(xué)突破”。
外界預(yù)計，周二的公告將會著重強調(diào)投資于聚變能源研究具有的積極意義，但其商業(yè)應(yīng)用可能還需要數(shù)年時間?？茖W(xué)家們表示，建造一個能產(chǎn)生大規(guī)模聚變能源的設(shè)備需要用到一些難以大量生產(chǎn)的材料。
此外，聚變反應(yīng)產(chǎn)生的中子會對設(shè)備造成明顯損耗，有可能破壞該設(shè)備。據(jù)媒體透露，用于上述實驗的專有點火裝置耗資35億美元。
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