美國核科學家已經實現了長期追求的聚變點火的目標—但還不要指望這種清潔技術能在很短的時間內為電網供電。
前不久，在北加州實驗室，一群科學家短暫地重現了為核聚變提供動力的實驗。他們在深夜的實驗中向設備內發射了192道激光，設備內有一個花椒大小的顆粒，裡面充滿了氫原子。其中一些通常會相互排斥的原子被擠壓在一起並聚合，這一過程會產生能量。按照地球上的核聚變反應的標準，這是很巨大的能量。多年來，科學家們一直在做這種類型的實驗，結果發現它無法滿足用於持續聚變的能量。這一次，他們終於離成功更近一步了。
這一被稱為點火的壯舉，對於研究核聚變的人來說是一個巨大的勝利。科學家們只需仰望星空，就知道這樣的動力源是可能的--將兩個氫原子結合起來產生一個氦原子需要損失質量，因此，根據E = mc²，需要釋放能量。但自20世紀70年代以來，核聚變技術進展緩慢，當時科學家們首次確定了點火的目標，有時也被稱為 "收支平衡"。去年，勞倫斯-利弗莫爾實驗室的研究人員接近了這個目標，產生了他們發射到實驗中的激光能量的大約70%。他們繼續進行實驗。然後，在12月5日，就在凌晨1點之後，他們終於打出了完美的一擊。輸入2兆焦耳的能量；產生3兆焦耳的能量輸出。獲得了50%的能量。
對於像斯坦福大學的物理學家馬克-卡佩利這樣沒有參與研究的核聚變科學家來說，這是一個令人激動的結果。但他警告說，那些寄希望於核聚變在不久的將來成為一種豐富的、無碳的、無廢物的能源的人可能要等待。他說，區別在於科學家如何定義收支平衡。今天，NIF的研究人員說他們得到的能量與他們在實驗中發射的激光一樣多--這是一項期待已久的巨大成就。但問題是，這些激光器中的能量只佔點燃激光器所涉及的總功率的一小部分。從這個角度來看，NIF獲得的能量遠遠低於它所投入的能量。"卡佩利說："這種類型的收支平衡是非常、非常、非常、非常遙遠的事情。"那是幾十年後的事情。也許甚至是半個世紀以後。"
問題在於低效的激光器。使用NIF的方法產生核聚變能量，需要將幾十束激光射入一個被稱為 "呼倫 "的金圓柱體，將其加熱到超過300萬攝氏度。激光並不直接針對燃料。相反，它們的目的是產生 "X射線熱"，密歇根大學的核聚變研究人員Carolyn Kuranz說。這些射線轟擊由氫同位素氘和氚組成的微小燃料顆粒，並將其粉碎。
這必須以完美的對稱精度完成--"穩定內爆"。否則，顆粒會起皺並且燃料無法充分加熱。為了實現目標，NIF的研究人員使用改進的計算機模型來加強容納燃料的容器設計，並校準激光束以產生恰到好處的X射線散布。
目前，這些激光器每個脈衝發出大約2兆焦耳的能量。對於核聚變科學家來說，這是一個巨大的、令人興奮的能量。它只相當於運行吹風機約15分鐘所使用的能量--但在百萬分之一秒內一次性發射。在NIF生產這些光束需要一個幾乎相當於一個足球場大小的空間，其中充滿了激發激光棒和傳播光束的閃爍燈。僅此一項就需要300兆焦耳的能量，其中大部分都會損失。再加上一層層的冷卻系統和計算機，你很快就會得到一個比核聚變產生的能量大幾個數量級的能量輸入。因此，卡佩利認為，實用核聚變的第一步是使用更高效的激光器。
