美国实验室向核聚变目标更进一步

美国物理学家去年证实，他们在核聚变中达到了一个名为“燃烧等离子体”的阶段。

长期以来，人们一直在努力破解核聚变发电，因为核聚变发电有望成为一种无限的清洁能源。

当聚变反应成为这个过程的主要热源，而不是从外部引入的能量时，就会发生等离子体燃烧。

这个阶段是在加州国家点火装置(NIF)进行的实验中看到的。

现有的核能依赖于一种叫做裂变的过程，在这个过程中，一种重化学元素被分裂成更轻的元素。核聚变的原理是将两种轻元素结合起来，形成一个较重的元素。

自20世纪50年代以来，研究人员一直在研究核聚变问题。这一过程为太阳提供了能量，这种努力有时被比作在地球上建造一颗恒星。然而，事实证明，将核聚变转化为商业上可行的能源是难以实现的。

美国实验室即将实现关键的核聚变目标

让反应进行并不是问题;诀窍在于从聚变过程中获得比你投入的更多的能量。

为此，NIF使用强大的激光加热和压缩胶囊内的氢燃料。这种世界上能量最高的激光器之一发射的192束光束被定向到一个胡椒粒大小的胶囊里，胶囊里含有氘和氚——氢元素的不同形式。

这将燃料压缩到铅密度的100倍，并将其加热到1亿摄氏度——比太阳中心的温度还要高。用这种方式加热目标会产生一种叫做等离子体的带电气体。在等离子体中，电子粒子从原子中剥离出来，留下被称为原子核的部分。它们可以融合在一起，在这个过程中产生能量。

当聚变反应成为等离子体加热的主要来源，而不是激光时，热量提供了更多的聚变能量。

“在这些实验中，我们首次在任何聚变研究设施中实现了燃烧的等离子体状态，在这种状态下，燃料释放出的聚变能量超过了启动聚变反应所需的能量，也超过了对燃料所做的功的量。”美国国家物理研究所(NIF)劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的物理学家安妮·克里切尔说。

由于在控制等离子体形状方面的挑战，先前达到这一阶段的尝试受到了限制。但NIF的研究人员提出了一个改进的实验设计，包括使用胶囊，可以容纳更多的燃料和吸收更多的能量，同时容纳等离子体。

即使实现了等离子体燃烧，能量仍然会从这个过程中损失。但这是NIF更大的目标“点火”和自给自足的能源生产之前剩下的最后里程碑之一。

在点火过程中，通过聚变反应释放的能量超过了激光传递给燃料的能量。

2021年8月，NIF报告称，它们已经达到了大约70%的点火距离。