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美国科学家重现“核聚变点火”突破 核聚变进入可行时代！中国点火成功只是时间问题 “高薪”背后可能有陷阱
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2023年08月08日 >> 06版:时事
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核聚变进入可行时代！中国点火成功只是时间问题

桂林日报 新闻    时间:2023年08月08日    来源:桂林日报

　　◥在美国国家点火装置中，激光能量在空腔内转换成x射线，然后x射线压缩燃料靶丸，进行内爆并产生高温高压等离子体。 　　 （资料图片）
　　◤美国国家点火装置的靶室。 　　（资料图片）
　　▼位于安徽合肥的中国托卡马克装置EAST已实现1.2亿度101秒等离子体运行。 　　 （资料图片）
　　2022年12月13日23点，美国能源部向外界正式宣告，劳伦斯利弗莫尔国家实验室2022年12月5日在美国国家点火装置的一个实验发次中，历史性实现了核聚变反应的净能量增益。这个实验在人类能源史上竖起了一块里程碑。自上世纪六十年代初提出激光惯性约束聚变以来，这是人类首次实现“输出超过输入”的能量，核聚变这种人类迄今所知的终极清洁能源，终于从“可能”的梦想变成了“可行”的实践。
　　在这次实验中，输入激光总能量为2.05兆焦（MJ），所获得的氘氚聚变能量输出为3.15MJ，能量增益达到1.5倍。
　　可控核聚变是人类获得清洁能源的终极梦想。目前，世界上实现可控核聚变主要有两条途径，一是磁约束核聚变，就是俗称“人造太阳”的托卡马克装置，迄今公认的聚变能量增益值纪录为0.67，尚未冲破1的平衡点；二是激光聚变点火，即使用高功率激光触发核聚变。
　　过去，由于核聚变发生的条件实在过于苛刻，激光所用的能量往往高于聚变反应产生的能量，最多也只是打平——这就让整个系统如同一个效益不佳的工厂，压根无法可持续运营。
　　全球聚变竞争将迅速加剧
　　有专业人士认为，未来几十年，该领域势必成为世界各国的竞争焦点，而聚变商用堆则会成为下一个“兵家必争之地”。
　　聚变领域有个“还有50年”的老笑话，指的是实现聚变能似乎总是遥遥无期。而如今，这个笑话已成为历史，取而代之的是从各国政府到商业领域的热切追捧。
　　美国政府在去年11月发布的白宫报告《美国创新实现2050年气候目标》中，将聚变能源列为五个首要任务之一，并将聚变 能源列为重要的国家安全问题。美国能源部也已明确地鼓励私人公司和研究机构参与聚变研究，并将全力推进聚变能源的商业化。
　　在核聚变的另一路线——磁约束核聚变领域，日本已在今年正式运行了新一代热核聚变实验装置JT-60SA，该装置将成为世界最大的超导托卡马克等离子体实验装置。英国也将投入3亿美元，在2024年完成球形托卡马克STEP设计，并计划于2040年完成建设运行。而位于安徽合肥的中国托卡马克装置EAST今年年初已实现1.2亿度101秒等离子体运行。
　　有关专家认为，目前科学家还刚实现了激光聚变的第一步，聚变能真正要达到商用阶段，可能还需要几十年的努力。
　　中国“点火”预期未来五年实现
　　从上世纪六十年代起，我国老一辈科学家就开始了我国激光装置的开拓，并对激光聚变点火装置进行布局。在“究竟能不能做成”的质疑中摸爬滚打多年，目前我国的激光聚变装置也已取得了长足发展，“中国点火成功，只是时间问题。”有关专家透露，目前国内的激光器规模比美国的小，“我们会在三至五年内达到美国点火装置的规模，届时就能开展大规模实验冲击点火，很可能未来三五年就可实现目标”。
　　我国激光聚变领域泰斗、中国工程院院士范滇元认为，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的成功给整个聚变领域树立起了信心。“接下来，降低点火的门槛，提高能量增益效率，会成为攻关的重点。”他提到，中国的科学家已经提出了非常有价值的方案。
　　目前，劳伦斯利弗莫尔国家实验室使用的点火方案是间接点火，而中国激光聚变装置则采用直接点火。有关专家透露，中国科学院已于2020年成立先导专项，由中科院院士张杰领衔，攻关更加高效的点火技术。这种技术被称为“快点火”，理论上可以使聚变点火所需的能量下降十倍。范滇元认为，虽然核聚变净能量增益的“0到1”被美国科学家拔得头筹，但将增益率提升到10、100的过程中，中国科学家一定会有所建树。
　　　　　　　　　　　　　　　　（据《光明日报》）
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