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美國國家點(diǎn)火裝置實(shí)現(xiàn)核聚變凈能量增益

2022-12-14 15:56:17
中國科學(xué)報 發(fā)布時間:2022/12/14 8:46:45
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美國國家點(diǎn)火裝置實(shí)現(xiàn)核聚變凈能量增益

 

北京時間12月13日23時,美國能源部(DOE)和能源部國家核安全管理局(NNSA)宣布,勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的美國國家點(diǎn)火裝置(NIF)團(tuán)隊(duì)首次在可控核聚變實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)的凈能量增益,即通過核聚變產(chǎn)生的能量比激發(fā)聚變所使用的能量更多,這項(xiàng)突破將為美國國防進(jìn)步和清潔能源的未來鋪平道路。

12月5日,美國國家點(diǎn)火裝置團(tuán)隊(duì)用192束激光束,向一個微型燃料顆粒輸送了205萬焦耳的激光能量,點(diǎn)燃核聚變?nèi)剂?,最終產(chǎn)生了315萬焦耳的聚變能量輸出,實(shí)現(xiàn)凈能量增益,首次證實(shí)了慣性核聚變能(IFE)的基本科學(xué)原理和可行性。

美國能源部表示,要獲得簡單、充足的慣性核聚變能,并將能源輸送給家庭和企業(yè),仍需要許多先進(jìn)的科學(xué)與技術(shù)。美國能源部目前正在重啟一項(xiàng)廣泛協(xié)同的慣性核聚變能計(jì)劃。在私企投資下,推動核聚變商業(yè)化快速發(fā)展將具備很大的動力。

核聚變能具有燃料來自海水、效率是化石能源的千萬倍,沒有長期的核廢料、沒有碳排放等特點(diǎn),被視為未來社會的“終極能源”。目前為止,人類對受控核聚變的研究主要分為兩類——磁約束核聚變、慣性約束核聚變。

磁約束核聚變,是通過托卡馬克裝置產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場,把等離子體約束在盡可能小的范圍內(nèi)并將其持續(xù)加熱并維持在數(shù)千萬甚至上億度的高溫,以達(dá)到核聚變對溫度的要求。國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃(ITER)和位于我國合肥的“東方超環(huán)”(EAST)針對的就是磁約束核聚變。

慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn),則是將聚變材料制成小靶丸,然后從四面八方均勻射入高能激光束以持續(xù)壓縮并最終引爆靶丸,形成微型“氫彈”爆炸,產(chǎn)生熱能。為了驗(yàn)證慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn),2009年美國國家點(diǎn)火裝置建成。

國家點(diǎn)火裝置靶室 圖片來源:LLNL

 

 
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北京時間12月13日23時,美國能源部(DOE)和能源部國家核安全管理局(NNSA)宣布,勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的美國國家點(diǎn)火裝置(NIF)團(tuán)隊(duì)首次在可控核聚變實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)的凈能量增益,即通過核聚變產(chǎn)生的能量比激發(fā)聚變所使用的能量更多,這項(xiàng)突破將為美國國防進(jìn)步和清潔能源的未來鋪平道路。

12月5日,美國國家點(diǎn)火裝置團(tuán)隊(duì)用192束激光束,向一個微型燃料顆粒輸送了205萬焦耳的激光能量,點(diǎn)燃核聚變?nèi)剂?,最終產(chǎn)生了315萬焦耳的聚變能量輸出,實(shí)現(xiàn)凈能量增益,首次證實(shí)了慣性核聚變能(IFE)的基本科學(xué)原理和可行性。

美國能源部表示,要獲得簡單、充足的慣性核聚變能,并將能源輸送給家庭和企業(yè),仍需要許多先進(jìn)的科學(xué)與技術(shù)。美國能源部目前正在重啟一項(xiàng)廣泛協(xié)同的慣性核聚變能計(jì)劃。在私企投資下,推動核聚變商業(yè)化快速發(fā)展將具備很大的動力。

核聚變能具有燃料來自海水、效率是化石能源的千萬倍,沒有長期的核廢料、沒有碳排放等特點(diǎn),被視為未來社會的“終極能源”。目前為止,人類對受控核聚變的研究主要分為兩類——磁約束核聚變、慣性約束核聚變。

磁約束核聚變,是通過托卡馬克裝置產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場,把等離子體約束在盡可能小的范圍內(nèi)并將其持續(xù)加熱并維持在數(shù)千萬甚至上億度的高溫,以達(dá)到核聚變對溫度的要求。國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃(ITER)和位于我國合肥的“東方超環(huán)”(EAST)針對的就是磁約束核聚變。

慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn),則是將聚變材料制成小靶丸,然后從四面八方均勻射入高能激光束以持續(xù)壓縮并最終引爆靶丸,形成微型“氫彈”爆炸,產(chǎn)生熱能。為了驗(yàn)證慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn),2009年美國國家點(diǎn)火裝置建成。

國家點(diǎn)火裝置靶室 圖片來源:LLNL

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