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獲得“燃燒等離子體” 美國國家點火裝置取得里程碑式突破

2022-02-09 09:41:23 來源：科技日報

一個由超百名科學(xué)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(biāo)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?nèi)紵梢杂煞磻?yīng)本身產(chǎn)生的熱量來維持，而不是靠輸入的激光能量。

美國密歇根大學(xué)等離子體物理學(xué)家卡洛琳·庫蘭茲解釋說，核聚變將氫原子核結(jié)合在一起，形成重原子核。當(dāng)產(chǎn)生的原子質(zhì)量小于參與反應(yīng)的原子質(zhì)量時，多余的質(zhì)量就會轉(zhuǎn)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(yīng)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。“核聚變產(chǎn)生的基本上是無限的清潔能源。”

在本研究中，科學(xué)家將包含192束激光的巨型激光陣列靶向一個小“膠囊”內(nèi)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(jié)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(shè)法研究核聚變技術(shù)。35個國家在法國南部合建“國際熱核實驗反應(yīng)堆”，該反應(yīng)堆使用巨大的磁鐵來控制過熱的等離子體，預(yù)計于2026年開始運營。

NIF研究團隊下一步的目標(biāo)是實現(xiàn)“點火”。當(dāng)核聚變反應(yīng)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(yīng)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(xué)家奧馬爾·哈瑞肯說：“最新研究結(jié)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。”(劉霞)

關(guān)鍵詞：燃燒等離子體美國里程碑