中国科学家取得突破：人造太阳工程将产生巨大、无尽和清洁的能源

在上海一个足球场大小的设施里，中国科学家正在向一对小金锥发射强大的激光束脉冲，以复制太阳核心的核聚变过程。

圆锥形像铅笔尖一样小，它们有狭窄的末端，彼此面对，释放出氢气的等离子体。当两个热气流在正确的时间和地点碰撞时，它们以正确的方式触发聚变反应，最终可能提供无穷无尽的可持续能源。

在政府的资助下，张哲博士和他在北京中国科学院物理研究所的同事们在去年夏天在上海的神光二号激光设施开始了他们前所未有的实验。到目前为止，该研究小组已经进行了三次测试，另一次定于下个月进行，并遇到了一些意想不到的挑战。但初步结果显示，理论工作和部分研究结果上周发表在国内同行评审的期刊《中国物理学报》上。"我们的目标是实现可持续的融合， "张博士在周二的电话采访中说。对于发电， "圆锥可以大规模生产，并作为子弹装入机器中，机器将像盖特林枪一样旋转和发射。 "

今年8月，美国国家点火设施的研究人员实现了比以往任何时候都高八倍的能源产出，聚变发电的竞争由此升温。尽管产出仍低于能源投入，但这一突破给包括中国在内的其他国家的研究团队带来了希望，也增加了压力。

NIF实验将100多束非常强的激光束对准一个目标，使用地球上一些最大的激光发生器，产生足够的热量来变形镜子，但在重复射击后也降低了精度。在中国，研究人员正在寻找一种更便宜、更简单的方法来实现与不太强大的激光的融合。

一个结果是1997年由中国着名物理学家、上海交通大学前校长张杰教授开发的双锥点火方案。相对较弱的激光束在单个目标上产生的等离子体不足以为聚变创造适当的条件，但当两个等离子体流相互撞击时，气体的温度、密度和压力会大大增加，使两个原子融合成一个原子，并在此过程中释放能量。

这个想法在纸上保留了20年，因为没有必要的尖端激光技术。然而，中国科学家最近建造了一些世界上最强大的超快激光源，能够在一瞬间释放出大量的能量。正是这些新技术为政府去年在上海进行的实验铺平了道路。金锥在融合后蒸发，但张哲博士说： "在发电厂的未来运营中，黄金的成本即使不能忽略不计，也将是极小的。

一粒黄金可以制造成千上万的圆锥。 "张哲博士说，在氘和氚这两种氢同位素的圆锥形冰球内进行聚变的"燃料"比贵金属贵，因为黄因为黄金有大量的电子。电子越多，材料在改变形状之前可以吸收的热量就越多。黄金的柔软使得机械加工相对容易。上海实验中的每一个金锥都花费了几百美元，而NIF实验中的一个目标花费了几十万美元。

但是，对于张哲博士和他的同事来说，有些问题比金钱更具挑战性。例如，在激光轰击过程中，氢燃料应该像火箭火焰一样压缩在锥形内，内爆和发射。为了更好地控制这一过程，研究人员在燃料上涂了一层薄的吸热塑料材料。但他们发现，塑料表面总是有洞，当被激光击中时，这些洞就会变成气泡。

在实验中，张哲博士和他的团队发现这些气泡对聚变过程有害，因为它们可能会破裂，带走大量的能量。为了解决这个问题，研究人员提出了一些解决方案，包括增加塑料外壳的厚度和提高激光束的稳定性。张哲博士说： "我们正在一步地取得进展。

到2026年，新一代大规模激光设备将在中国完成或接近完成。他们将把研究提升到一个全新的水平。 "北京的一位核聚变科学家说，与其他核聚变项目的投资相比，上海研究的预算很小。例如，世界上最大的核聚变研究项目-法国南部的国际热实验反应堆（ITER）的预算估计为450亿至650亿美元。

创造人造太阳以产生巨大、无尽和清洁的能源供应的想法已经存在了几十年，科学家们提出了不同的方法，有时会争夺资源和注意力。ITER使用了激光方法（也称为惯性约束聚变）的最大竞争者， Tokamak是一种可以产生和捕获热气体的设备，具有极强的磁场，可以在内部进行聚变。"双锥方案是一个绝妙的想法。人们普遍认为，托卡马克更适合大规模发电，但激光驱动实验最近的一些突破表明，这种方法可能是一个强大的候选方案， "这名研究人员说。

"很难预测哪种方法或哪个国家将在现阶段赢得比赛。前面有太多的不确定性， "他说。 "但最终，不同的技术，不同的国家可能需要团结在一起，将梦想的融合带到生活中。 "