已确认!激光聚变实验在发电领域达到关键里程碑

2022 年 12 月,美国国家点火设施的科学家宣布了一个历史性的里程碑他们的激光驱动的聚变反应第一次“收支平衡”,产生的能量多于消耗的能量。

但是,像这样大的进步需要严格检查——这可能需要一些时间。

重要的是,一系列详细介绍实验设计、技术进步和初步突破性反应结果的论文刚刚通过同行审查,这意味着没有参与这项工作的研究人员已经审查了方法和发现,以检查总和。

“这一成就是五十多年研究的结晶,证明了基于基本物理原理的实验室聚变是可能的,”间接驱动ICF(惯性约束聚变)的团队成员 协作写五篇论文中的第一篇.

核聚变,如果加以利用和扩大规模,有望提供丰富、取之不尽用之不竭的清洁能源没有化石燃料的温室气体排放或放射性废物核裂变.聚变是两个或多个原子合并形成一个更大的原子,在此过程中释放能量。

这些基于实验室的反应与商业规模的应用相去甚远,模仿了在微小规模上为我们的太阳和恒星提供动力的聚变反应。如果没有太阳的质量来提供一些引力咕噜声,地球上原子融合的方法依赖于热量。

在这种特殊的聚变技术中,热量是通过强大的光爆发传递的。这些实验涉及用192个高功率激光轰击一个装有220微克氘和氚燃料的胶囊,将压力提高到6000亿个大气压,温度提高到1.51亿°C(2.72亿°F)。

这些条件远远超过太阳内部的条件,导致燃料内爆,氘和氚原子融合成氦并释放能量。

突破性实验2022 年 12 月,激光向燃料发射了 2.05 兆焦耳 (MJ) 的能量,导致释放了 3.15 兆焦耳——因此反应产生的能量大约是输送到燃料中的能量的 1.5 倍。

新论文详细说明实现“收支平衡”的进展,包括修改燃料混合物、消除胶囊壁的缺陷、增加豌豆大小的胶囊质量、提高激光能量以及增加燃料使用量。

超过所谓的点火阈值预示着核聚变研究的新时代,从那以后就没有放慢脚步:研究人员已经解雇了能量更大的激光器,产生更多的能量在去年的几个实验中。

研究人员还报告了 2023 年年中的一项最新实验的结果,该实验产生 3.88 MJ 的能量来自相同的 2.05 MJ 能量输入——大约是注入能量的 1.9 倍,即迄今为止最高的产量.

但是请记住,在这些实验中,大量的能量用于为激光器供电:500万亿瓦,或者说是美国国家能源网在任何时候产生的电力的一千倍。因此,在这些聚变反应真正产生的能量超过引发它们的能量之前,还有很长的路要走。

“我们有可能进行核聚变,”伯明翰大学的核物理学家马丁·弗里尔(Martin Freer)说。告诉新科学家的马修·斯帕克斯.“但从科学上讲,我们面临的挑战非常严峻。

尽管它承诺提供清洁能源,科学家还强调核聚变不是我们应对气候危机所需的直接解决方案。

商业核聚变设施是还有几十年的时间,曼彻斯特大学核聚变研究员Aneeqa Khan说,当我们需要在未来6年内将全球碳排放量减少近一半时——到2030年– 扭转气候。

幸运的是,我们已经有了可再生能源技术来做到这一点。

这五篇论文已发表在物理评论快报,你可以阅读这里,这里,这里,这里这里.

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