(綜合報導)12月13日(週二),美國加利福尼亞勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室宣佈,核聚變實驗取得重大突破。
這一宣佈給人類帶來了巨大發展前景,人類可能很快進入准恒星級能源時代。數十年來,全球科學家試圖開發核聚變,科學家認為,掌握核聚變技術,可以使人類不再依賴導致氣候升溫的化石燃料,能源可以幾乎無限制地使用。
位於加州的勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室(LLNL)是美國能源部的一部分,它們宣佈,上周的一項實驗 "從聚變中產生的能量超過了用於引起反應的鐳射能量"。
能源部部長格蘭霍姆在一次新聞發佈會上說,這一成功將 “載入史冊”。
目前,核電站使用核裂變,其工作原理是分裂重原子的原子核,從而釋放出能量。而核聚變則使兩個輕核融合在一起,形成一個更重的核。這就是為恒星提供動力的反應,包括我們的太陽。由於那裡普遍存在的極端熱量和壓力條件,氫原子融合成了氦,在這個過程中產生了巨大的能量。在地球上,這一過程可以通過超強的雷射器來實現。
核聚變與核裂變不同,後者是目前在核電站中使用的技術,涉及打破重原子核的結合。核聚變是一個相反的過程:兩個輕原子(氫)融合在一起,產生一個重原子(氦),從而釋放能量。這就是在恒星中起作用的過程,包括太陽。
只有將物質加熱到極高的溫度(1.5億度左右),聚變才有可能。法國原子能委員會(CEA)的專案負責人Erik Lefebvre表示,"我們因此必須找到方法,將這種極熱的物質與任何可能將其冷卻的東西隔離開來。"
第一種方法是通過磁約束進行核聚變。在一個巨大的反應堆中,輕氫原子(氘和氚)被加熱。然後材料處於等離子體狀態,是一種密度很低的氣體。它是通過磁場控制的,在磁鐵的幫助下獲得。
這是目前正在法國建設的國際ITER項目將使用的方法,也是牛津附近的JET(歐洲聯合環形山)使用的方法。
第二種方法是慣性約束。在這裡,非常高能量的鐳射被送入一個頂針大小的圓筒內,裡面裝有氫氣。
這就是法國的 "兆焦耳鐳射"(LMJ),或該領域最先進的項目--美國國家點火設施(NIF)所使用的技術。美國加利福尼亞國家實驗室正是通過後者進行了歷史性的實驗,首次實現了能量的淨增長。
到目前為止,使用鐳射的實驗室的目的更多的是為了證明物理原理,而第一種方法則是為了重現接近于未來的配置。
Erik Lefebvre認為, "在工業和商業規模可行之前,還有很長的路要走"。據他說,這種專案還需要20或30年才能完成。
美國勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室主任Kim Budil在週二表示,可能是 “幾十年,但少於五十年。現在,我們利用鐳射已經實現了淨能量的增加,我們需要想辦法讓它變得更簡單。"
仍然需要許多技術上的改進:產生的能量必須增加,而且操作必須是連續的。
專家指出,與核裂變不同,核聚變不會有發生核事故的風險。此外,核聚變產生的放射性廢物極少,最重要的是,它不會產生溫室氣體。
Lefebvre總結說:"這是一種完全無碳的能源,產生的廢物非常少,而且本質上非常安全。這使得它成為 "世界能源問題的未來解決方案"。
物理學家Arthur Turrell,《恒星建設者》一書的作者在推特上寫道, "控制恒星的能量來源是人類有史以來最偉大的技術。"
對許多人來說,核聚變是未來的能源。