在去年宣布核聚變點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)重大突破后，美國研究團(tuán)隊(duì)將在2月中旬進(jìn)行下一次點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)。
1月30日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)媒體部門負(fù)責(zé)人邁克爾·帕迪拉(Michael Padilla)對界面新聞表示，該實(shí)驗(yàn)室將于2月中旬開展下一次像去年12月進(jìn)行的核聚變點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，且計(jì)劃全年進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。
(相關(guān)資料圖)
LLNL位于美國加利福尼亞州利弗莫爾，是受到美國政府機(jī)構(gòu)資助的研發(fā)中心。
去年12月13日，美國能源部召開新聞發(fā)布會宣布，LLNL的科學(xué)家在12月5日首次成功在核聚變實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)“凈能量增益(Net Energy Gain)”，即受控核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量超過驅(qū)動反應(yīng)發(fā)生的激光能量。
邁克爾·帕迪拉告訴界面新聞，他們不會公開宣布接下去實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。按照慣例，LLNL在與公眾討論科學(xué)結(jié)果之前，會遵循同行評審的發(fā)表流程。由于結(jié)果的重大影響和團(tuán)隊(duì)的興奮，他們在去年12月偏離了這一流程，公開宣布了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
“但我們不希望這成為常態(tài)?！彼f。
激光核聚變點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)在LLNL的“國家點(diǎn)火設(shè)施(NIF)”中進(jìn)行。多達(dá)192束的巨型激光將能量引導(dǎo)到胡椒粒大小的燃料顆粒，引發(fā)內(nèi)爆并導(dǎo)致氘和氚原子聚變。
去年12月進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，向目標(biāo)輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，聚變能量增益因子(Q值)達(dá)到1.53。
當(dāng)Q值突破1時(shí)，核聚變產(chǎn)生的能量多于它消耗的能量，意味著達(dá)到科學(xué)能量收支平衡，即實(shí)現(xiàn)了“點(diǎn)火”。
核聚變是一種人造過程，可以復(fù)制為太陽提供動力的相同能量。核聚變發(fā)生時(shí)，兩個(gè)輕原子核結(jié)合形成一個(gè)較重的原子核，并釋放出大量能量。由于高溫高壓下的聚變反應(yīng)難以精確控制，“凈能量增益”始終是核聚變難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。
在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)火”。是論證可控核聚變科學(xué)可行性的必要步驟。美國能源部稱，這是幾十年來的重大科學(xué)突破，將為美國國防進(jìn)步和清潔能源的未來鋪平道路。
由于LLNL定義的Q值中并未考慮為激光器供電所需的300兆焦耳能量，此次“聚變點(diǎn)火”距離真正凈能量增益還有一定差距。此外，只有當(dāng)Q值達(dá)到20或更高時(shí)，才具有一定經(jīng)濟(jì)性。
LLNL主任基姆·布迪爾(Kim Budil)表示，實(shí)現(xiàn)核聚變商業(yè)化可能需要數(shù)十年，核聚變技術(shù)還需克服諸多障礙，包括實(shí)現(xiàn)每分鐘完成多次聚變點(diǎn)火，并擁有穩(wěn)健的驅(qū)動程序系統(tǒng)等。
LLNL正通過機(jī)器學(xué)習(xí)等工具不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。接下去的?shí)驗(yàn)是否能進(jìn)一步提高Q值將十分重要。
核聚變被認(rèn)為是未來潛在的清潔能源。與目前廣泛應(yīng)用的核裂變相比，核聚變具有不產(chǎn)生核廢料、輻射少、溫室氣體零排放等優(yōu)勢，更為清潔而高效。
目前全球正在研究的可控核聚變技術(shù)路線，主要包括磁約束和激光慣性約束。實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電的兩大難點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)上億度點(diǎn)火和穩(wěn)定長時(shí)間約束控制。
美國NIF走的是慣性約束路線，即用超大功率激光器產(chǎn)生激光束，射向一個(gè)含氘氚的氫球形靶丸上使其崩潰，并產(chǎn)生1億攝氏度左右的高溫，從而觸發(fā)氫原子聚變，釋放大量能量。
磁約束需要利用裝置，用磁場來約束聚變物質(zhì)，目前研究的裝置包括托卡馬克、仿星器、反向場箍縮及磁鏡等。
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