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科学家三次成功复制历史性的核聚变突破

2023-12-22 09:46:16  来源:激光网原创    

加利福尼亚州的科学家向一个装有胡椒大小燃料舱的圆柱体发射了近200颗激光,他们在寻求聚变能方面又迈出了一步,如果掌握了聚变能,可以为世界提供近乎无限的清洁能源。

去年12月的一个早晨,加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火设施的科学家们在世界上首次成功地产生了一种核聚变反应,这种反应释放的能量比使用的能量多,这一过程被称为“点火”

现在,根据LLNL 12月的一份报告,他们表示今年至少成功复制了三次点火。这标志着又迈出了重要一步,有一天,这可能是主要由化石燃料燃烧驱动的全球气候危机的重要解决方案。

NIF的靶室是魔法发生的地方——那里产生了1亿度的温度和极端的压力,足以将靶压缩到铅密度的100倍。

在去年实现了历史性的净能源增长后,下一个重要步骤是证明这一过程可以复制。

伦敦帝国理工学院惯性聚变研究中心研究员Brian Appelbe表示,复制的能力证明了这一过程的“稳健性”,表明即使在激光或燃料芯块等条件不同的情况下,也可以实现。

Appelbe告诉美国新闻网络,每个实验都提供了一个详细研究点火物理的机会。“这为科学家们应对下一个需要克服的挑战提供了宝贵的信息:如何最大限度地利用所能获得的能量。”

与核裂变不同,核裂变是当今世界核电站中使用的由原子分裂产生的过程--核聚变不会留下长寿命放射性废物的遗产。随着气候危机的加速,抛弃地球变暖的化石燃料的紧迫性增加,丰富的安全、清洁能源的前景诱人。

核聚变是为太阳和其他恒星提供动力的反应,包括将两个或多个原子粉碎在一起,形成密度更大的原子,这一过程会释放大量能量。

有不同的方法可以从聚变中产生能量,但在NIF,科学家们向一个胡椒粒大小的钻石舱内的氢燃料颗粒发射了一系列近200个激光,钻石舱本身就在一个金圆柱体内。激光加热圆柱体的外部,产生一系列非常快的爆炸,产生大量的热量。

2022年12月产生的能量很小,大约需要2兆焦耳才能为反应提供动力,总共释放出3.15兆焦耳,足以沸腾大约10壶水。但这足以使其成功点火,并证明激光聚变可以产生能量。

从那时起,科学家们又做了几次。报道称,7月30日,NIF激光器向目标发射了略高于2兆焦的能量,产生了3.88兆焦的能源,这是迄今为止实现的最高产量。随后在10月进行的两次实验也实现了净收益。

报告称:“这些结果证明了NIF能够持续产生数兆焦耳水平的聚变能。”。

然而,在核聚变达到为电网和供暖系统供电所需的规模之前,还有很长的路要走。现在的重点是在取得进展的基础上再接再厉,研究如何大幅扩大聚变项目并大幅降低成本。

在迪拜举行的COP28气候峰会上,美国气候特使约翰·克里启动了一项涉及30多个国家的国际参与计划,旨在促进核聚变,以帮助应对气候危机。

Kerry在气候会议上表示:“聚变有可能彻底改变我们的世界,改变我们面前的所有选择,为世界提供丰富清洁的能源,而不会产生传统能源的有害排放。”。

12月,美国能源部宣布投资4200万美元,将包括LLNL在内的多个机构聚集在一起,建立专注于推进聚变的“中心”。

美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆在一份声明中表示:“利用聚变能源是21世纪最大的科技挑战之一。”。“我们现在有信心,聚变能不仅有可能,而且很可能成为现实。”

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