2022年12月13日，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(xiàn)核聚變反應(yīng)的“凈能量增益”，即通過核聚變產(chǎn)生的能量比激發(fā)聚變所使用的能量更多，這項突破將為美國國防的發(fā)展和清潔能源的未來鋪平道路。

   據(jù)悉，NIF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?nèi)剂希罱K產(chǎn)生了315萬焦耳的聚變能量輸出，實現(xiàn)“凈能量增益”，首次證實了慣性核聚變能（IFE）的基本科學(xué)原理和可行性。

   但僅僅因為設(shè)計出一種能量增益的聚變反應(yīng)，并不意味著任何有意義的人類發(fā)電方式的變化即將到來。有分析稱，美國此次只是在實驗室進行的原理驗證水平上的成功，發(fā)出的電量實際上只“相當于燒開10壺水”。而要想真正獲得商用價值，其產(chǎn)出—輸入比還需要提高約100倍。

   勞倫斯利弗莫爾國家實驗室方面也坦承，要實現(xiàn)商業(yè)核聚變發(fā)電，還需要做“許多事情”，其中就包括“每分鐘產(chǎn)生許多次核聚變點火”，這一過程可能還要花幾十年。NIF目前使用的激光技術(shù)“基于20世紀80年代”，下一步需要升級相關(guān)設(shè)施，簡化流程以提高其可重復(fù)性，這樣未來每次可產(chǎn)生“數(shù)億焦耳”能量。

   “凈能量增益”聚變反應(yīng)之所以如此難以捉摸，其原因在很大程度上是因為科學(xué)家必須在實驗室中創(chuàng)造極端條件才能使反應(yīng)發(fā)生。通常需要使用巨大的激光器將氫的同位素加熱到數(shù)百萬攝氏度的溫度。然后，產(chǎn)生的等離子體被限制在極高的壓力下，導(dǎo)致同位素以足夠的力量聚集在一起，使它們?nèi)诤铣刹煌脑亍．斔鼈內(nèi)诤铣刹煌脑貢r，則以熱量的形式釋放出能量。

   雖然人類距離商用的核聚變還有較遠的距離，但NIF實現(xiàn)“凈能量增益”仍十分重要，這將推動人類進一步接近解鎖核聚變的“無限能源可能”。■