綜合多家媒體報道,科學家們近期在核聚變領域取得了突破性的進展,美國能源部計劃于當?shù)貢r間周二(12月13日)宣布這一重大里程碑。
據(jù)了解實驗初步結果的三位人士透露,位于美國加州的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)首次在聚變反應中實現(xiàn)了“凈能量增益”,也就是產(chǎn)生的能量比注入的能量還要多。
【資料圖】
據(jù)國際原子能機構給出的定義,核聚變是模仿太陽的原理,使兩個較輕的原子核結合成一個較重的原子核,結合期間釋放出大量能量。
在激光聚變實驗中,激光加熱由氘和氚離子組成的燃料,形成等離子體,各離子間發(fā)生聚變反應。這一反應產(chǎn)生的能量加熱燃料帶來更高溫度,從而創(chuàng)造出更多反應,導致失控過程(熱核燃燒)。
知情人士稱,LLNL通過美國國家點火裝置的實驗獲得了成功,聚變反應產(chǎn)生了大約2.5兆焦耳的能量,大約是激光所消耗的2.1兆焦耳能量的120%。
兩名了解結果的人士表示,高于預期的能量輸出,損壞了一些診斷設備,使得后續(xù)分析變得復雜,但科學家們已經(jīng)廣泛討論了這一突破。一位知情人士強調,數(shù)據(jù)仍在分析中,還無法確認它是否超過了關鍵門檻。
為何“凈能量增益”具有巨大意義
與化石能源相比,聚變反應不排放二氧化碳;與當前通常意義上的核能——核裂變能相比,它既不會產(chǎn)生核廢料,輻射也極少。自1950年代以來,科學家一直在研究太陽的能量來源,尋求復制和利用聚變反應,但至今沒有團隊能從反應中得到超過實驗所消耗的能量,即投入抵不上產(chǎn)出,無法形成能量的正循環(huán)。
如果LLNL能突破這一瓶頸,即實現(xiàn)“凈能量增益”的聚變反應,相當于為全人類提供了一個安全的、綠色的、用之不竭的能源選項。核聚變專家亞瑟·特瑞爾(Arthur Turrell)博士表示,“如果這一點得到證實,我們將見證一個歷史性的時刻?!?/p>
據(jù)報道,LLNL將于周二發(fā)布這一重大公告,美國能源部也將于太平洋時間周二07:00(北京時間周二23:00)左右進行直播。
可以佐證的是,美國能源部長格蘭霍姆(Jennifer Granholm)當?shù)貢r間周日表示,將在本周宣布一項“重大科學突破”。
外界預計,周二的公告將會著重強調投資于聚變能源研究具有的積極意義,但其商業(yè)應用可能還需要數(shù)年時間??茖W家們表示,建造一個能產(chǎn)生大規(guī)模聚變能源的設備需要用到一些難以大量生產(chǎn)的材料。
此外,聚變反應產(chǎn)生的中子會對設備造成明顯損耗,有可能破壞該設備。據(jù)媒體透露,用于上述實驗的專有點火裝置耗資35億美元。
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