世界最大激光器加速核聚變能源進入新時代核物理學的一項新進展使核聚變能源正在“升溫”。2月13日發(fā)表在英國《自然》雜志上的論文稱,美國國家點火裝置的科學家現(xiàn)已通過實驗證明,核聚變反應釋出的能量比燃料(用于引發(fā)核聚變反應)吸收的能量多。這項發(fā)現(xiàn)標志著核聚變能源將步入新時代,研究的下一個目標將會是實現(xiàn)“總增益”,即系統(tǒng)產(chǎn)生的能量必須超過進入系統(tǒng)的能量。 慣性約束核聚變是一種產(chǎn)生核聚變能量的方法,其操作原理是把燃料芯塊的溫度提高,從而引發(fā)內(nèi)爆和燃料壓縮。實現(xiàn)受控核聚變條件比較苛刻,輸出能量大于輸入能量要求密度和約束時間的乘積達到一定要求。 而美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室擁有的世界最大激光器——被稱為“人造太陽”的美國國家點火裝置(NIF),其有能力產(chǎn)生類似恒星內(nèi)核的熱與力。盡管設計初衷是用來模擬核爆,屬于美國“無爆炸核試驗”不可或缺的部分,但該裝置自落成起就讓世人廣泛注意到它更具魅力的一點——實現(xiàn)核能發(fā)電。人類能于實驗室中獲得“取之不盡用之不竭”核聚變能源,這在以前是想都不敢想的事。 相比世界范圍其他類似計劃,NIF主打的賣點在于其計劃成為“第一個突破平衡點”的設施。這個突破平衡點,即指產(chǎn)生的能量大于啟動它所需要的能量,也是所謂“能量增益”。這是半個多世紀以來核聚變工作者夢寐以求的目標。 此次通過國家點火裝置,勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的奧馬爾·哈瑞肯教授及其科研團隊在慣性約束聚變中成功克服障礙,實現(xiàn)了“燃料增益”。在實驗中,他們使用192支激光,替一顆燃料芯塊進行加熱和壓縮直至核聚變反應發(fā)生。研究結果表明,核聚變反應產(chǎn)生的能量,大約是以前紀錄的10倍。 但論文作者提醒,這次觀察到的“燃料增益”,是指核聚變能量高于燃料中能量,而不是用于壓縮燃料芯塊的總能量。 |