北京時(shí)間 12 月 14 日上午消息，據(jù)報(bào)道，當(dāng)?shù)貢r(shí)間周二美國(guó)能源部（DOE）宣布，研究人員在核聚變方面取得歷史性的破，首次從一個(gè)實(shí)驗(yàn)性核聚變反堆中實(shí)現(xiàn)了“凈能量增益”，這許多人對(duì)未來(lái)生成更多的清潔能充滿了希望。這一突破是由美國(guó)州勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）“國(guó)家點(diǎn)火裝置”（NIF）研究人員在 12 月 5 日取得的。對(duì)許多人來(lái)說(shuō)，核聚可能是一個(gè)新概念，但自 20 世紀(jì) 40 年代以來(lái)，科學(xué)家們就一直在研長(zhǎng)蛇它。但是，研究人卻面臨著一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：如何產(chǎn)出更多的能量（高于所消耗的量），這幾乎是一個(gè)不可逾越的戰(zhàn)，直至今日。這一次，研究人向目標(biāo)輸入了 2.05 兆焦耳的能量，最終產(chǎn)生了 3.15 兆焦耳的聚變能量輸出，即產(chǎn)生能量較輸入的能量高出 50% 多。這也是研究人員首次在實(shí)驗(yàn)取得有意義的能量增長(zhǎng)。什么是聚變呢？核聚變就是兩種較輕的素結(jié)合在一起，形成較重的元素過(guò)程。這與太陽(yáng)提供能量的方式同，即氫原子的質(zhì)子在核心以令難以置信的高溫猛烈碰撞，融合一起產(chǎn)生氦原子。在地球上，核變是通過(guò)融合元素氘（重氫）和（超重氫）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。氘的含量常豐富，可以在水中找到，尤其海洋中。而氚的含量較低，主要在于我們的大氣中，是宇宙輻射結(jié)果。此外，氚也可以在核爆炸產(chǎn)生，是核反應(yīng)堆的副產(chǎn)品。太的巨大引力使它能夠聚變氫原子但要在地球上創(chuàng)造聚變，科學(xué)家要施加大約 1 億攝氏度的溫度和極高壓力，即比太陽(yáng)核心溫度 10 倍。雖然有不同的方法來(lái)嘗試產(chǎn)生核聚變，但勞倫斯利弗爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）“國(guó)家點(diǎn)火裝置”（NIF）的研究人員使用了 192 束激光，聚焦在一個(gè)圓柱體的內(nèi)壁上，該圓柱體有一個(gè)非常小的“膠囊”裝置，面裝著聚變?nèi)剂希弘碗?。?dāng)激射向目標(biāo)時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生 X 射線，然后擠壓燃料，在極短的時(shí)內(nèi)蒸發(fā)“膠囊”裝置，所產(chǎn)生的擊波會(huì)粉碎氫原子，使它們?nèi)诤?釋放能量。雖然此次產(chǎn)生的能量小，大約 3 兆焦耳（足夠給一個(gè)燈泡供電），但它標(biāo)志曾子核聚能源的歷史性首次，因?yàn)榧す庵?射了略高于 2 兆焦耳的能量，即產(chǎn)生的能量，較輸入的能量高 50% 多。它與現(xiàn)有核能有什么不同？談巫即核能，許多人可能想到我們今天擁有的核反應(yīng)堆。不同的是，這些反應(yīng)堆使用的是核裂變”。裂變與聚變正好相反聚變迫使原子聚集在一起，而核應(yīng)堆（裂變）通過(guò)分離重原子來(lái)生能量。核聚變還能產(chǎn)生清潔能。與核反應(yīng)堆不同，這一過(guò)程不產(chǎn)生副產(chǎn)品，如核電廠中發(fā)現(xiàn)的燃料棒（spent rod）。另外，與裂變不同，核聚變不會(huì)生核熔毀現(xiàn)象，也不能用來(lái)制造武器。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）還解釋說(shuō)，雖然氫彈確實(shí)使用變反應(yīng)，但需要第二顆裂變炸彈引爆它。為什么說(shuō)核聚變很重要當(dāng)前，地球正面臨著幾個(gè)世紀(jì)以燃燒化石燃料造成的氣候危機(jī)。結(jié)果是，洪水、干旱、海平面上等現(xiàn)象將會(huì)加劇。我們已經(jīng)看到種情況正在發(fā)生，地球變得越暖這些災(zāi)難就會(huì)變得越嚴(yán)重。如今地球已經(jīng)變暖了大約 1.2 攝氏度。根據(jù) 2015 年《巴黎氣候協(xié)議》設(shè)定的目標(biāo)，我們要本世紀(jì)末將其控制在 1.5 攝氏度以內(nèi)，這樣才能使與氣候相的災(zāi)難減少。因此，科學(xué)家和工師一直在努力開(kāi)發(fā)具有成本效益清潔能源。這就是核聚變的用武地。它不會(huì)產(chǎn)生有害的二氧化碳甲烷，而且效率很高。根據(jù)國(guó)際子能機(jī)構(gòu)（IAEA）的說(shuō)法，聚變每公斤燃料產(chǎn)生的能量慎子裂變四倍，是燃燒石油或煤炭的近 400 萬(wàn)倍。美國(guó)能源部長(zhǎng)詹妮弗?格蘭霍姆（Jennifer Granholm）周二在一份聲明中表示：“這是一項(xiàng)里程碑式成就，讓我們更接近于擁有豐富零碳聚變能源，從而幫助人們解人類最復(fù)雜和最緊迫的一些問(wèn)題包括提供清潔能源來(lái)應(yīng)對(duì)氣候變?！焙螘r(shí)才能用聚變作為能源呢雖然這是歷史性的第一次，但這不意味著我們已經(jīng)準(zhǔn)備好大規(guī)模產(chǎn)能源。勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)室（LLNL）負(fù)責(zé)人金?布迪爾（Kim Budil）稱，這一成就是人類有史以來(lái)解決貍力最重的科學(xué)挑戰(zhàn)之一。但是，到目前止，無(wú)論是在科學(xué)上，還是技術(shù)面，都存在著不小的障礙。布迪說(shuō)：“這只是一次實(shí)驗(yàn)成果，要現(xiàn)商業(yè)聚變能源，必須要持續(xù)產(chǎn)這樣的結(jié)果，必須要有一個(gè)強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。”。她補(bǔ)充說(shuō)，盡管不需要一些科學(xué)家前預(yù)期的那么長(zhǎng)的時(shí)間，但至少要幾十年的時(shí)間才能開(kāi)發(fā)出足夠基礎(chǔ)技術(shù)來(lái)建造一座核聚變電站除了美國(guó)，還有其他一些國(guó)家在究核聚變。在法國(guó)，有一個(gè)多方作的國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER），這是一個(gè)重 2.3 萬(wàn)噸、高近 30 米的大型核聚變反應(yīng)堆，計(jì)劃在大約 10 年后開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。在加拿大，General Fusion 等私營(yíng)公司也在研究相關(guān)技術(shù)。陸山外，中國(guó)、國(guó)和德國(guó)的一些民營(yíng)企業(yè)在致力聚變方面的研究?