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重大科学突破:激光轰击核聚变反应堆,首次实现能量净增益

激光制造网 来源:南方都市报2022-12-14 我要评论(0 )   

总部位于美国加州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室宣布,有史以来第一次,研究人员从一个受控的核聚变反应中获得了比他们投入的更多能量。科学家使用世界上最大的激光器,...

总部位于美国加州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室宣布,有史以来第一次,研究人员从一个受控的核聚变反应中获得了比他们投入的更多能量。科学家使用世界上最大的激光器,将210万焦耳的激光注入反应堆,获得了250万焦耳的能量。

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室内景。

据报道,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)证实,最近在其国家点火设施进行了一次成功的实验,但表示对结果的分析正在进行。

美国政府已经预告了一个“重大科学突破”,并将在12月13日召开新闻发布会。

核聚变的原理是通过重氢原子的碰撞形成氦气,释放出大量的能量,模仿像太阳这样的恒星中心自然发生的过程,它的燃烧温度大约为2700万华氏度(1500万摄氏度)。

以前也进行过类似的试验,但利弗莫尔的试验是第一次产生比用于创造实验的能量更多的能量,这意味着科学家在理论上可以利用核聚变作为一种能量来源。

激光轰击核聚变反应堆,实现净能量增益示意图。

使用世界上最大的激光器,包括192个光束和比太阳中心热三倍以上的温度,研究人员首次使核聚变燃料产生的热量超过了他们向其发射的热量,实现了净能量增益。

尽管它离商业反应堆还很远,但这项开发仍被认为是该领域的重要一步。

这可能代表着人类从石油和煤炭等化石燃料转向完全清洁的能源的一个突破性时刻,这种能源不会污染空气,也不会因采矿或管道而造成地貌破坏。

最终的目标,仍然是以太阳产生热量的方式发电,通过推动氢原子相互靠近,使其结合成氦,从而释放出巨大的能量。

一杯这种物质可以为一个普通大小的房子提供数百年的电力,而且没有碳排放。

在一个对电力需求不断增加、环境不断恶化的世界中,核聚变被认为是能源的“圣杯”。

它将原子核合并以创造大量的能量,与原子武器和核电站中使用的裂变过程相反,后者将原子核分裂成碎片。

与裂变不同,核聚变发生事故或偷窃原子材料的风险较小。

位于牛津的初创公司First Light Fusion的首席执行官尼古拉斯·霍克将这一潜在的突破描述为“改变游戏规则”。

他表示,如果得到证实,这一结果是惯性核聚变作为发电技术的一个分水岭。

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室内景。

他说,我们需要清洁的基荷电力,这正是核聚变所能提供的。它没有核电的缺点,没有高水平或长寿命的废物,没有武器级材料,没有熔毁的风险。

伦敦帝国学院的马克·温曼博士说,到目前为止,尽管有70年的研究,没有人从聚变反应中获得比他们需要投入的更多能量,记录是70%左右(即能量的净损失)。

他表示,利弗莫尔实验室的这一新宣布,如果被证明是真实的,在人类历史上树立了一个非凡的点,未来可能会迎来一个绿色、安全和基本上取之不尽的紧凑能源形式的时代,没有长寿命的核废料。


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