美国科学家通过聚变能突破提升清洁能源希望

据了解近期实验初步结果的三位人士透露，美国政府科学家首次在聚变反应中实现净能量增益，从而在追求无限零碳能源方面取得了突破。

自 1950 年代以来，物理学家一直试图利用为太阳提供动力的聚变反应，但没有任何团体能够从反应中产生的能量超过其消耗的能量——这一里程碑被称为净能量增益或目标增益，这将有助于证明这一过程可以为化石燃料和常规核能提供可靠、丰富的替代品。

知情人士说，位于加利福尼亚州的联邦劳伦斯利弗莫尔国家实验室使用一种称为惯性限制聚变的过程，该过程涉及用世界上最大的激光轰击微小的氢等离子体颗粒，在过去两周的聚变实验中实现了净能量增益。 .

尽管许多科学家认为核聚变发电站还需要几十年的时间，但这项技术的潜力不容忽视。聚变反应不排放碳，不产生长寿命的放射性废物，一小杯氢燃料理论上可以为一所房子提供数百年的能源。

美国取得突破之际，世界正在努力应对高昂的能源价格，并且需要迅速摆脱燃烧化石燃料以阻止全球平均气温达到危险水平。通过《降低通货膨胀法案》，拜登政府投入近 3700 亿美元用于对低碳能源的新补贴，以努力减少排放并赢得下一代清洁技术的全球竞赛。

知情人士说，美国政府设施的聚变反应产生了大约 2.5 兆焦耳的能量，大约是激光 2.1 兆焦耳能量的 120%，并补充说数据仍在分析中。

美国能源部表示，能源部长詹妮弗格兰霍姆和负责核安全的副部长吉尔赫鲁比将于周二在劳伦斯利弗莫尔国家实验室宣布“一项重大科学突破”。该部门拒绝进一步置评。

该实验室证实，最近在其国家点火装置进行了一项成功的实验，但表示正在对结果进行分析。

“初步诊断数据表明，国家点火装置的另一项成功实验。然而，确切的收益率仍在确定中，我们目前无法确认它是否超过了门槛，”它说。“分析正在进行中，所以发布信息。. . 在该过程完成之前是不准确的。”

两名了解结果的人士表示，能量输出高于预期，这损坏了一些诊断设备，使分析变得复杂。知情人士补充说，科学家们已经广泛讨论了这一突破。

“如果这一点得到证实，我们将见证一个历史时刻，”等离子物理学家亚瑟·特瑞尔博士说，他的著作《造星者》描绘了实现聚变能的努力。“自 1950 年代以来，科学家们一直在努力证明核聚变可以释放比输入更多的能量，而劳伦斯·利弗莫尔 (Lawrence Livermore) 的研究人员似乎终于彻底打破了这个已有数十年历史的目标。”

耗资 35 亿美元的国家点火装置主要用于通过模拟爆炸来测试核武器，但后来被用于推进聚变能研究。去年，当它从聚变反应中产生 1.37 兆焦耳时，它是世界上最接近净能量增益的，这大约是当时激光能量的 70%。

在今年推出新的白宫聚变能源战略时，两党聚变能源核心小组主席国会议员 Don Beyer 将该技术描述为清洁能源的“圣杯”，并补充说：“聚变有可能提升更多公民世界上摆脱贫困的人数比火发明以来的任何事情都要多。”

大多数聚变研究都集中在一种被称为磁约束聚变的不同方法上，在这种方法中，氢燃料被强大的磁铁固定在适当的位置，并被加热到极端温度，从而使原子核融合。

从历史上看，这项科学研究一直由大型公共资助实验室完成，例如牛津的联合欧洲环面，但近年来，投资也涌入了承诺在 2030 年代提供聚变能的私营公司。

根据聚变工业协会的数据，在截至 6 月底的 12 个月里，聚变公司筹集了 28.3 亿美元的投资，使私营部门的总投资迄今达到近 49 亿美元。

总部位于牛津的初创公司 First Light Fusion 的首席执行官尼古拉斯霍克正在开发一种类似于 NIF 使用的方法，他将这一潜在突破描述为“改变游戏规则”。

“对于聚变能力来说，再深刻不过了，”他说。