近日,國家點火裝置(NIF)在最新實驗中突破聚變能界限,功率輸出顯著提高。
據接近該項目的消息人士向TechCrunch透露,在最近的實驗嘗試中,凈正聚變實驗首次產生了5.2兆焦耳的能量,隨后更是驚人地產生了8.6兆焦耳的能量。
根據勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)最近發布的報告,NIF于2025年2月23日進行了第七次點火,創下了2.44倍的靶標增益(能量產出與靶標能量之比)新紀錄,2.05兆焦耳的點火產生了5.0兆焦耳的能量,這是2.05兆焦耳點火中的最高值,也是所有點火中第二高的值。而此次報道的最新成果似乎出現在第八次點火時,不過目前官方尚未就此事發表任何聲明。
能源產量的激增意義重大,極大地鞏固了NIF在2022年取得的里程碑式成功。2022年,科學家首次在NIF實現了受控聚變反應,釋放的能量(3.15兆焦耳)明顯高于直接作用于燃料靶的激光能量(2.05兆焦耳),這是首次達成這一目標的受控聚變實驗。
盡管此次報道產量有所增加,但產生的能量仍不足以進行電網規模的發電,也無法抵消NIF進行實驗所消耗的總能量。
在全球范圍內,實現受控聚變主要有慣性約束和磁約束兩種方法。慣性約束是NIF采用的方法,另一種磁約束則是利用強磁場來限制和壓縮等離子體,從而誘導聚變。
LLNL表示,在過去的六十年里,LLNL的研究人員及其同事一直致力于實現聚變點火這一整個科學領域最具挑戰性的目標之一,也是NIF的主要目標。
需要指出的是,NIF這一設施并非設計用于持續功率輸出。例如,2022年的凈正發射僅需約300兆焦耳就能驅動激光系統,這些實驗的目的是持續驗證受控核聚變原理。
NIF采用的慣性約束聚變方法,需用到一小塊通常由氫的同位素氘和氚組成的聚變燃料,用金剛石涂層包裹,并封裝在一個名為“黑腔”的小型金制圓柱體中。隨后將該靶組件放置在一個直徑10米的球形真空室中,在精確控制的條件下,192束高功率激光束匯聚在黑腔上。產生的X射線照射燃料芯塊,導致其外層金剛石層迅速膨脹,這種膨脹會對氘氚燃料產生向內的壓縮力,從而形成其原子核融合并釋放能量的條件。
NIF報告的這一進展,有助于正在開展的關于核聚變作為未來潛在能源可行性的科學研究。LLNL在之前的新聞稿中強調,預計未來幾個月將進行使用更高激光能量并產生更高能量產量的更多實驗,進一步證明NIF可以反復進行數兆焦耳級能量輸出的聚變實驗。