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核聚变:美能源部宣布实现核聚变净能量增益

时间:2022-12-15 08:45:42 | 来源:

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图片来源:Jason Laurea

国家点燃实验设施。

本报讯(记者倪思洁)北京时间12月13日23时,美国能源部宣布,其下属的劳伦斯利弗莫尔国家实验室的“国家点燃实验设施”(NIF)团队首次在可控核聚变实验中实现核聚变反应的净能量增益,即通过核聚变产生的能量比激发聚变所使用的能量更多。这项突破将为推动清洁能源发展提供宝贵见解,有助于实现零碳经济目标。

美国能源部在一份声明中说,12月5日,NIF团队用192束激光束,向一个微型燃料颗粒输送了2.05兆焦耳的激光能量,点燃核聚变燃料,最终产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出,实现净能量增益,首次证实了惯性核聚变能的基本科学原理和可行性。

美国能源部表示,要获得简单、充足的惯性核聚变能,并将能源输送给家庭和企业,仍需要许多先进的科学技术支持。美国能源部目前正在重启一项广泛协同的惯性核聚变能计划,将与私营部门协调合作,推动核聚变商业化的快速发展。

核聚变是太阳和恒星的能量来源。在这些星体核心的巨大热量和重力下,氢原子核相互碰撞,聚合成更重的氦原子,并在此过程中释放出大量能量。核聚变能具有燃料来自海水、效率是化石能源千万倍、没有长期核废料、没有碳排放等特点,被视为未来社会的“终极能源”。目前受控核聚变的研究主要分为两大主流方案——惯性约束核聚变、磁约束核聚变。

惯性约束核聚变实验,是将聚变材料制成小靶丸,然后从四面八方均匀射入高能激光束以持续压缩并最终引爆靶丸,形成微型“氢弹”爆炸,产生热能。为了验证惯性约束核聚变实验,2009年NIF建成。

磁约束核聚变,则是通过托卡马克装置产生强大的磁场,把等离子体约束在尽可能小的范围内,对其持续加热并使温度维持在数千万度甚至上亿度,以达到核聚变对温度的要求。国际热核聚变实验堆计划(ITER)和位于我国合肥的“东方超环”(EAST)就是针对磁约束核聚变的研究。

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