Nature封面：可控核聚变里程碑式新进展，燃烧等离子体实现机器之心报道编辑：杜伟、泽

机器之心报道
编辑：杜伟、泽南
通过世界最大的激光，研究人员首次诱导聚变燃料自行输出能量超过了输入热量，实现了一种称为燃烧等离子体的现象。

文章图片
凭借192束激光以及比太阳中心高三倍以上的温度，科学家们在通往几乎无污染聚变能源的漫长道路上（至少在几分之一秒内）达到了一个关键的里程碑。
今日，美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置（NationalIgnitionFacility）研究者的一项研究登上了最新一期的《自然》杂志的封面。研究者成功地激发了一种持续很短时间的聚变反应，这是一项重大的壮举，因为聚变需要非常高的温度和压力，很容易熄灭。
这项研究的最终目标是像太阳产生热量一样实现发电，通过压碎氢原子并使它们彼此靠近，然后生成氦以释放大量的能量。但是，自理论提出以来，人们和这个目标的距离一直是「需要数年时间」。

文章图片
一支有100多人参与的团队在论文《Burningplasmaachievedininertialfusion》中发表了四项实验的结果，并展示了他们取得的成就——燃烧等离子体（burningplasma）。有了这些结果以及2021年8月发布的跟踪实验初步结果，研究者表示他们即将迎来一个更大的进展——点火（ignition）。到那时，燃料可以继续自己「燃烧」，也将产生比激发最初反应所需能量更多的能量。
论文共同一作、劳伦斯利弗莫尔国家实验室实验物理学家AlexZylstra表示，「我们离实现下一步目标非常近了。」
核聚变（nuclearfusion）将水分子中的两种氢（氘和氚，氢的两种同位素或形式）压在一起。当它们融合时，没有参与此项研究的密歇根大学实验等离子体物理学家CarolynKuranz表示，「少量（毫克）的燃料会产生大量的能量，并且非常『干净』，不会生成放射性废弃物。这基本上是无限的清洁能源，并可以部署在任何地方。」
研究回顾
几十年来，世界各地的研究人员一直致力于这项研究，尝试了不同的方法。其中， 35个国家在法国南部合作开展了一个名为国际热核试验反应堆（InternationalThermonuclearExperimentalReactor）的项目，该项目使用巨大的磁性材料来控制过热的等离子体。该项目预计将于2026年运营。
【Nature封面：可控核聚变里程碑式新进展，燃烧等离子体实现】同样没有参与这项研究的普林斯顿等离子体物理实验室（PrincetonPlasmaPhysicsLaboratory）主任StevenCowley介绍道，美国和英国开展的早期实验成功地融合了原子，但没有实现自发热。

文章图片
位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置的NIF目标湾（TargetBay）。该系统使用192束激光束汇聚在巨大球体的中心，使一个微小的氢燃料芯块（hydrogenfuelpellet）内爆。图源：LawrenceLivermoreNationalLaboratory

文章图片
但现在不能指望核聚变实用化。共同一作、伦斯利弗莫尔国家实验室首席科学家OmarHurricane表示，「在科学上，这些结果令我们非常兴奋。但我们离实现有效能量（usefulenergy）还有很长的路要走。也许需要几十年。」

文章图片
美国国家点火装置（NIF）。
技术概览