“人造太陽”實現重大突破 但距離電力自由還有很長的路要走?
上海證券報消息,美國能源部今天上午宣布,美國加州實驗室歷史上首次實現核聚變反應堆產生的能量超過消耗的能量。
過去兩周,美國加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室在國家點火裝置進行了一次成功的核聚變實驗,即世界上最大的激光轟擊了一個含有氘和氚燃料的靶球,首次獲得了凈能量增益。根據最新數據,這次聚變反應產生了約3.15兆焦的聚變能量,約為2.1兆焦激光驅動能量的150%,從而在追求無限和零碳能量方面取得了突破。
一名技術人員在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室國家點火設施的前置放大器支撐結構中。
中國工程物理研究院激光聚變研究中心副總工程師顧解釋說,聚變反應過程消耗能量,也產生能量。如果產生的能量超過輸入的能量,就會有一個增量。“LLNL研究成果的科學意義在于,它首次實現了大于1的核聚變點火能量增益。”因此,這個過程是經濟的,并且它可以用于實現未來發電等各種應用。
中國科學院上海光學精密機械研究所原所長朱建強興奮地稱贊上述研究成果的意義,稱“一個偉大的夢想變成了現實”、“劃時代的一步”、“偉大”、“一個夢想”。他告訴記者,“激光聚變點火能否成功,在科學界一直有爭議。現在科學假設已經成為現實。這大概是科技史上最偉大的事業,因為能源是最重要的終極需求。”
零排放的“人造小太陽”
氘、氚等較輕元素的原子核相遇時,會匯聚形成較重的原子核,釋放出巨大的能量。這個過程就是核聚變。核聚變在太陽中的工作原理是將普通質子融合成氦-4,并在此過程中釋放能量。由于與太陽產生能量的原理相同,核聚變反應一直被稱為零碳能源,被稱為“人造小太陽”。
自20世紀50年代以來,科學家們一直試圖證明聚變反應可以釋放比輸入更多的能量。LLNL的最新研究成果最終驗證了這一假設。核聚變過程可控,使研究成果最終可以用于能源等民用領域。
“核聚變的一個優點是它不會產生放射性廢物,而且這個過程是環保的。目前運行的核電站是核裂變反應,其中的原料鈾會產生放射性廢物,對人類環境造成破壞,即使埋得很深。日本福島核事故后,日德停止了核電站運行,全球核電站建設也放緩。”
顧還透露,聚變反應的原料是氫燃料,在自然界中是取之不盡用之不竭的。可以實現自循環,無碳。"小太陽意味著它可以自我循環,產生無窮無盡的能量."
商業應用可能需要幾十年。
一位不愿意透露姓名的專家透露,“人造小太陽”的應用范圍很廣,可以一勞永逸地解決能源問題,就像隨時可以制造一樣。
因為核聚變具有終極能量,所以現在全世界的核大國都在投入核聚變研究。法國國際熱核聚變實驗堆實現了大規模打靶。俄羅斯也在做相關的驅動研究,中國的相關研究幾乎與國際同步。
許多科學家認為,核聚變業務的落地還需要幾十年的時間。然而,這項技術的潛力不容忽視。因為<愛尬聊_讓生活聊出新高度>一小杯氫燃料理論上可以為一棟房子提供幾百年的能源。
顧認為,核聚變的應用還有很長的路要走,這主要取決于激光技術的進步。“原則沒問題。但是現在激光發射的重復頻率太低了。如果能像光纖激光器一樣做到,那就需要科學上的突破。”
朱建強說,上世紀80年代中期,上海光機所的成立開啟了激光聚變的新時代。既然激光聚變點火已經成功,下一步應該是如何提高點火效率。“這樣做需要勇氣和信心,因為沒有先例,也沒有標準模式。大家都在探索。”
美國首次核聚變反應成功。
實現“凈能量增益”
當地時間13日,美國能源部官員宣布,由美國政府資助的加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室首次在核聚變反應中成功實現“凈能量增益”,即聚變反應產生的能量大于引發反應的激光能量。
據悉,該實驗向靶輸入了2.05兆焦耳的能量,產生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出,比輸入能量多50%以上。
美國能源部長詹妮弗格蘭霍爾姆(Jennifer granholm)在一份聲明中表示,這一突破是一項“里程碑式的成就”。這一成果有望幫助人類在實現零碳排放能源的進程中邁出關鍵一步。
此外,加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室主任表示,如果要將這一成果商業化,核聚變技術仍有“重大障礙”需要克服,可能需要數十年的努力和投入。