美國國家點火裝置實現核聚變凈能量增益

原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/12/491102.shtm

北京時間12月13日23時，美國能源部（DOE）和能源部國家核安全管理局（NNSA）宣布，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的美國國家點火裝置（NIF）團隊首次在可控核聚變實驗中實現核聚變反應的凈能量增益，即通過核聚變產生的能量比激發聚變所使用的能量更多，這項突破將為美國國防進步和清潔能源的未來鋪平道路。

12月5日，美國國家點火裝置團隊用192束激光束，向一個微型燃料顆粒輸送了205萬焦耳的激光能量，點燃核聚變燃料，最終產生了315萬焦耳的聚變能量輸出，實現凈能量增益，首次證實了慣性核聚變能（IFE）的基本科學原理和可行性。

美國能源部表示，要獲得簡單、充足的慣性核聚變能，并將能源輸送給家庭和企業，仍需要許多先進的科學與技術。美國能源部目前正在重啟一項廣泛協同的慣性核聚變能計劃。在私企投資下，推動核聚變商業化快速發展將具備很大的動力。

核聚變能具有燃料來自海水、效率是化石能源的千萬倍，沒有長期的核廢料、沒有碳排放等特點，被視為未來社會的“終極能源”。目前為止，人類對受控核聚變的研究主要分為兩類——磁約束核聚變、慣性約束核聚變。

磁約束核聚變，是通過托卡馬克裝置產生強大的磁場，把等離子體約束在盡可能小的范圍內并將其持續加熱并維持在數千萬甚至上億度的高溫，以達到核聚變對溫度的要求。國際熱核聚變實驗堆計劃（ITER）和位于我國合肥的“東方超環”（EAST）針對的就是磁約束核聚變。

慣性約束核聚變實驗，則是將聚變材料制成小靶丸，然后從四面八方均勻射入高能激光束以持續壓縮并最終引爆靶丸，形成微型“氫彈”爆炸，產生熱能。為了驗證慣性約束核聚變實驗，2009年美國國家點火裝置建成。

國家點火裝置靶室 圖片來源：LLNL