近日,国家点火装置(NIF)在最新实验中突破聚变能界限,功率输出显著提高。
据接近该项目的消息人士向TechCrunch透露,在最近的实验尝试中,净正聚变实验首次产生了5.2兆焦耳的能量,随后更是惊人地产生了8.6兆焦耳的能量。
根据劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)最近发布的报告,NIF于2025年2月23日进行了第七次点火,创下了2.44倍的靶标增益(能量产出与靶标能量之比)新纪录,2.05兆焦耳的点火产生了5.0兆焦耳的能量,这是2.05兆焦耳点火中的最高值,也是所有点火中第二高的值。而此次报道的最新成果似乎出现在第八次点火时,不过目前官方尚未就此事发表任何声明。
能源产量的激增意义重大,极大地巩固了NIF在2022年取得的里程碑式成功。2022年,科学家首次在NIF实现了受控聚变反应,释放的能量(3.15兆焦耳)明显高于直接作用于燃料靶的激光能量(2.05兆焦耳),这是首次达成这一目标的受控聚变实验。
尽管此次报道产量有所增加,但产生的能量仍不足以进行电网规模的发电,也无法抵消NIF进行实验所消耗的总能量。
在全球范围内,实现受控聚变主要有惯性约束和磁约束两种方法。惯性约束是NIF采用的方法,另一种磁约束则是利用强磁场来限制和压缩等离子体,从而诱导聚变。
LLNL表示,在过去的六十年里,LLNL的研究人员及其同事一直致力于实现聚变点火这一整个科学领域最具挑战性的目标之一,也是NIF的主要目标。
需要指出的是,NIF这一设施并非设计用于持续功率输出。例如,2022年的净正发射仅需约300兆焦耳就能驱动激光系统,这些实验的目的是持续验证受控核聚变原理。
NIF采用的惯性约束聚变方法,需用到一小块通常由氢的同位素氘和氚组成的聚变燃料,用金刚石涂层包裹,并封装在一个名为“黑腔”的小型金制圆柱体中。随后将该靶组件放置在一个直径10米的球形真空室中,在精确控制的条件下,192束高功率激光束汇聚在黑腔上。产生的X射线照射燃料芯块,导致其外层金刚石层迅速膨胀,这种膨胀会对氘氚燃料产生向内的压缩力,从而形成其原子核融合并释放能量的条件。
NIF报告的这一进展,有助于正在开展的关于核聚变作为未来潜在能源可行性的科学研究。LLNL在之前的新闻稿中强调,预计未来几个月将进行使用更高激光能量并产生更高能量产量的更多实验,进一步证明NIF可以反复进行数兆焦耳级能量输出的聚变实验。