一年前，美國國家點火裝置（NIF）產生了一種聚變反應，其釋放的能量超過消耗的能量，這種現象被稱為點火。今年，NIF通過一次又一次的重復創造了世界紀錄，證明這一壯舉并非偶然。
NIF的192束激光進入靶室，聚焦在含有氫同位素的膠囊上。圖片來源：Damien Jemison/NIF/LLNL
據《自然》報道，截至目前，NIF已成功點火4次。最新一次實驗再次刷新紀錄——輸入能量首次達到2.2兆焦，3.4兆焦耳的輸出能量也位列歷次點火實驗第二。在這一成功的基礎上，美國政府正在建立3個研究中心，以進一步助推聚變領域的研究。
這座體育場大小的激光設施位于勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）。NIF在過去的6次嘗試中，有4次明確實現了點火的目標，產生了比太陽內部更大的壓力和溫度。
“我感覺很好。”LLNL實驗室慣性約束聚變科學項目負責人Richard Town說。
更高的聚變產率已經被用于推進核武器研究，也激發了人們將聚變作為無限清潔能源的熱情。美國前國務卿約翰·克里近日在阿聯酋迪拜舉行的第28屆聯合國氣候變化大會上呼吁，要建立新的國際伙伴關系，以推進聚變能源。負責監督NIF的美國能源部隨后宣布由LLNL、美國羅切斯特大學和科羅拉多州立大學領導新研究中心。
NIF的工作原理是向一個氫同位素氘和氚的冷凍顆粒發射192束激光，這個冷凍顆粒被安置在一個懸掛在金色圓柱體內的鉆石膠囊中。由此產生的內爆導致同位素融合，繼而產生氦和大量能量。2022年12月5日，這些聚變反應第一次使產生的能量比輸送的能量多出約54%。
2023年7月30日，該設施又創下新紀錄，當時其光束向目標輸送了同樣多的能量——2.05兆焦耳，但這一次，內爆產生了3.88兆焦耳的聚變能量，比輸入能量增加了89%。該實驗室的科學家在10月的兩次進一步嘗試中實現了點火。
然而，向電網提供聚變能還有很長的路要走。盡管NIF目前擁有世界上最大的激光器，但它并不適合完成這項任務。該設施的激光系統效率極低，一次點火嘗試中99%以上的能量在到達目標之前就已經損失殆盡。
開發更高效的激光系統是美國能源部新的慣性聚變能研究計劃的目標之一。本月，該機構宣布在4年時間內投入4200萬美元建立3個新研究中心，每個中心都由國家實驗室、大學研究人員和行業合作伙伴共同參與，從而進一步推進這方面和其他方面的進展。
本文鏈接：4次點火，美國核聚變實驗室進入新時代http://www.sq15.cn/show-11-1747-0.html
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