日期:2022/12/13   IAE 

美國加州勞倫斯利佛摩國家實驗室的3名科學家宣稱，核融合技術獲得重大突破

美國科學家聚變能突破 提升清潔能源希望

淨能量增益表明技術可以為化石燃料提供豐富的零碳替代品

© 達米安·傑米森/勞倫斯利弗莫爾國家實驗室

湯姆威爾遜

據三位瞭解最近實驗初步結果的人士稱，美國政府科學家在追求無限的零碳電力方面取得了突破，首次在聚變反應中實現了淨能量增益。

 

自1950年代以來，物理學家一直試圖利用為太陽提供動力的聚變反應，但沒有一個小組能夠從反應中產生比消耗更多的能量 - 一個被稱為淨能量增益或目標增益的里程碑，這將有助於證明該過程可以提供可靠，豐富的替代品化石燃料和傳統核能。

 

加利福尼亞州的聯邦勞倫斯利弗莫爾國家實驗室使用了一種稱為慣性約束聚變的過程，該過程涉及用世界上最大的雷射器轟擊微小的氫等離子體顆粒，在過去兩周的聚變實驗中實現了淨能量增益。

 

儘管許多科學家認為聚變電站還需要幾十年的時間，但這項技術的潛力不容忽視。聚變反應不排放碳，不產生長壽命的放射性廢物，理論上一小杯氫燃料可以為房屋提供數百年的動力。

 

美國的突破正值世界與高能源價格作鬥爭，以及迅速擺脫燃燒化石燃料以阻止全球平均氣溫達到危險水準的必要性。通過《降低通脹法案》，拜登政府正在投入近3700億美元用於低碳能源的新補貼，以削減排放並贏得下一代清潔技術的全球競賽。

 

瞭解結果的人士說，美國政府設施的聚變反應產生了約2.5兆焦耳的能量，約占雷射器中2.1兆焦耳能量的120%，並補充說資料仍在分析中。

美國能源部表示，能源部長詹妮弗·格蘭霍姆和負責核安全的副部長吉爾·赫魯比將於週二在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室宣佈“重大科學突破”。該部門拒絕進一步置評。

 

該實驗室證實，最近在其國家點火設施進行了成功的實驗，但表示對結果的分析正在進行中。

 

“初步診斷資料表明，國家點火設施進行了另一項成功的實驗。然而，確切的收益率仍在確定中，我們目前無法確認它是否超過了閾值，“它說。“該分析正在進行中，因此發佈資訊......在這個過程完成之前是不準確的。

 

兩名瞭解結果的人表示，能量輸出大於預期，這損壞了一些診斷設備，使分析複雜化。知情人士補充說，科學家們已經廣泛討論了這一突破。

 

“如果這一點得到證實，我們正在見證一個歷史時刻，”等離子體物理學家亞瑟·特瑞爾博士說，他的書《恒星建造者》描繪了實現聚變能的努力。“科學家們一直在努力證明核聚變可以釋放比1950年代以來投入的能量更多的能量，勞倫斯利弗莫爾的研究人員似乎終於絕對地打破了這個幾十年的目標。

 

耗資35億美元的國家點火設施主要用於通過模擬爆炸來測試核武器，但此後一直用於推進聚變能源研究。去年，它是世界上最接近淨能量增益的，當時它從聚變反應中產生了1.37兆焦耳，這大約是當時鐳射能量的70%。

 

在今年白宮新的聚變能源戰略發佈會上，兩黨聚變能源核心小組主席、國會議員唐·拜爾（Don Beyer）將這項技術描述為清潔能源的“聖杯”，並補充說：“核聚變有可能使世界上更多的公民擺脫貧困，這是自火發明以來的任何事情。

 

大多數聚變研究都集中在一種稱為磁約束聚變的不同方法上，其中氫燃料由強大的磁鐵固定到位並加熱到極端溫度，因此原子核聚變。

 

從歷史上看，這種科學是由大型公共資助實驗室完成的，例如牛津的歐洲聯合環面實驗室，但近年來，投資也湧入了承諾在2030年代提供聚變能的私營公司。

根據聚變行業協會的資料，在截至6月底的12個月中，聚變公司籌集了28.3億美元的投資，使迄今為止私營部門的投資總額接近49億美元。

 

總部位於牛津的初創公司First Light Fusion的首席執行官尼古拉斯·霍克（Nicholas Hawker）正在開發一種類似於NIF使用的方法，他將這一潛在的突破描述為“改變遊戲規則”。

 

“對於聚變發電來說，這再深刻不過了，”他說。

 

David Sheppard和Derek Brower的補充報導