美国用强大的激光加热和压缩氢燃料启动聚变，加热到比太阳还热？

　　位于加利福尼亚州利弗莫尔的劳伦斯利弗莫尔国家实验室the National Ignition Facility周二宣布了聚变研究的一项重要成果：使用强大的激光加热和压缩氢燃料，启动聚变。实验表明，＂点燃＂的目标，即聚变释放的能量超过激光传递的能量，现在触手可及。
　　中心的蓝色球体是发生聚变反应的靶室
　　一份书面声明称，激光聚焦到一个BB大小的目标上，形成了＂一个直径相当于人头发的热点，在100万亿分之一秒的时间内产生超过10万亿瓦的聚变能量＂。
　　聚变是核裂变鲜为人知的相反反应，是两个原子撞击在一起形成一个更重的原子并释放能量；这是太阳制造能量的方式。利用聚变这一为太阳提供动力的过程，可以提供无限的清洁能源。这一发展受到了行业观察人士的欢呼，但距离核聚变在商业上可行还有很长的路要走。
　　在称为惯性约束聚变的过程中，NIF 激光器（世界上能量最高的例子）发出的 192 束光束射向胡椒粒大小的胶囊，其中含有氘和氚，它们是氢元素的不同形式。这会将燃料压缩到铅密度的 100 倍，并将其加热到1亿摄氏度，比太阳中心还要热。这些条件有助于启动热核聚变。8 月 8 日进行的一项实验产生了 1.35 兆焦耳 (MJ) 的能量——约占传递到燃料舱的激光能量的 70%。达到点火意味着获得大于激光器输入的 1.9 MJ 的聚变产率。
　　这是聚变和整个聚变界的巨大进步，作为进展的衡量标准，本月实验的产量是 NIF 在2021年的春季建立的先前记录的 8 倍，是2018进行的实验产量的 25 倍。能量输出的改进速度很快，这表明我们可能很快就会达到更多的能量里程碑，例如超过用于启动该过程的激光能量输入。
　　一位艺术家的渲染图展示了国家点火装置的 192 束光束如何进入橡皮擦大小的黄金圆柱体，并从内部加热以产生 X 射线，然后在其中心内爆燃料舱以产生聚变。劳伦斯利弗莫尔国家实验室
　　NIF 的科学家们还相信他们现在已经实现了一种叫做＂燃烧等离子体＂的东西，在这种情况下，聚变反应本身为更多的聚变提供了热量。这对于使过程自我维持至关重要。
　　主持NIF的劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家卡拉汉博士解释说：自我维持燃烧对于获得高产量至关重要，燃烧波必须传播到高密度燃料中才能释放出大量聚变能量。我们相信这个实验在这种情况下，尽管我们仍在进行分析和模拟以确保我们理解结果。下一步，卡拉汉博士说将重复这些实验。 这是实验科学的基础，我们需要了解结果的可重复性和对微小变化的敏感性。在那之后，我们确实有关于如何改进这种设计的想法，我们将在明年开始研究。
　　Jeremy Chittenden教授解释说：＂实验中释放的兆焦耳能量在聚变方面确实令人印象深刻，但实际上这相当于煮沸水壶所需的能量。如果我们能够研究出如何将燃料保持在一起更长时间，让更多的燃料燃烧，则可以通过点火获得更高的聚变能量。这将是惯性约束聚变的下一个前景。
　　现有的核能依赖于一种称为裂变的过程，其中一种重化学元素被分裂成更轻的元素。聚变的工作原理是将两个轻元素组合成一个较重的元素。
　　the National Ignition Facility建设始于1997年，并于2009年完成，NIF最初的设想之一是将其作为地下核试验的替代品，使武器科学家与试验的现实紧密相连，以便国家能够依靠他们的技能、知识，最重要的是判断。第一次测试激光功率的实验于 2010 年 10 月开始。
　　点火是聚变过程中的一个转折点，聚变会自行加热并压倒可能发生的所有冷却损失，一旦发生这种情况，就会产生一个反馈过程，其中加热产生更多的熔合，从而产生更多的加热，从而产生更多的熔合，等等。
　　劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的实验是否能够做到产生＂净能量，是复杂的，因为答案取决于从何处开始计算能量输入。据相关人士称：＂虽然我们的团队对这一结果非常兴奋，因为这是一项来之不易的科学成就，但我不认为它对清洁能源有用。然而，从我们的结果中吸取的教训可能是相关的。
　　希望美国NIF的这项突破更多上用在解决人类能源问题及人类命运共同体息息相关的自然环境保护，而不是变成美国的政治工具。