事關(guān)可控核聚變技術(shù)，美宣布重大科學(xué)突破，“人造太陽(yáng)”成了？_環(huán)球速讀

人類文明的發(fā)展?jié)摿€是要以能源利用的形式為基礎(chǔ)，如果我們僅僅用“燒熱水”的方式來(lái)獲取能量，那該如何實(shí)行星辰大海之夢(mèng)？目前比較前沿且很可能成功的一種能源利用方式，那便是核能，人類的核電站主要依賴的是核裂變反應(yīng)，而對(duì)于核聚變我們真正使用的便是殺傷力極大的武器，例如氫彈，氫彈爆炸根本不需要控制它能量的釋放過(guò)程，追求的就是瞬間完成能量釋放。

但是人類要想借助于核聚變來(lái)獲取能量，這個(gè)過(guò)程就必須要可控，這是首要的條件。

(資料圖片)

根據(jù)媒體消息，美國(guó)能源部將于美東部時(shí)間12月13日10時(shí)，也就是北京時(shí)間12月13日23時(shí)召開(kāi)一次新聞發(fā)布會(huì)，屆時(shí)美能源部長(zhǎng)詹妮弗·格蘭霍姆以及負(fù)責(zé)核安全的副部長(zhǎng)吉爾·赫魯比將公開(kāi)宣布“一項(xiàng)重大科學(xué)突破”。

在發(fā)布會(huì)之前他們不會(huì)透漏任何信息，但是根據(jù)一些知情人的介紹，這項(xiàng)重大科學(xué)突破就是指聯(lián)邦勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室此前成功實(shí)現(xiàn)了可控核聚變的點(diǎn)火，核聚變反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了凈能量增益，也就是正能量輸出，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)核聚變的過(guò)程實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)出能量大于輸入能量。

說(shuō)到可控核聚變大家第一個(gè)能想到的就是我們的太陽(yáng)，按照太陽(yáng)的質(zhì)量它會(huì)發(fā)光發(fā)熱100億年，而這源源不斷向外釋放的能量，主要就是通過(guò)太陽(yáng)內(nèi)核處的核聚變過(guò)程。

核聚變的發(fā)生過(guò)程看似比較簡(jiǎn)單，就是讓兩個(gè)氫核發(fā)生碰撞，在一定幾率下會(huì)發(fā)生核聚變反應(yīng)，也就是超過(guò)了化學(xué)層面，原子核內(nèi)的變化，氫核的結(jié)合變成更重的氦核，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)有質(zhì)量損失。例如太陽(yáng)每秒中會(huì)有6億噸氫發(fā)生核聚變反應(yīng)，最終生成5.95億噸氦，在核聚變的過(guò)程中丟失了500萬(wàn)噸質(zhì)量，而這些質(zhì)量就會(huì)按照愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程轉(zhuǎn)化為能量。

但是氫核碰撞發(fā)生核聚變反應(yīng)的條件就比較苛刻了，畢竟兩個(gè)帶正電的氫原子核是不會(huì)主動(dòng)靠近發(fā)生反應(yīng)的，那就必須要有足夠的外力條件。首先是極大的壓力，其次便是超高的溫度，太陽(yáng)內(nèi)部的溫度可以達(dá)到1500萬(wàn)攝氏度，而太陽(yáng)內(nèi)核處由于自身的引力塌陷作用，可以獲得3000億倍大氣壓強(qiáng)的壓力，這些就足夠和核聚變的發(fā)生。

但人類如果想要通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，溫度必須要達(dá)到1億攝氏度，這是最低標(biāo)準(zhǔn)，這樣高的溫度哪有容器能盛裝，因此科學(xué)家想到了一種好辦法，那就是通過(guò)特殊形態(tài)的磁場(chǎng)把高溫等離子體約束在一定體積內(nèi)，這就是托卡馬克裝置，目前我國(guó)的“東方超環(huán)”就采取這種方式。

除此之外還有美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室利用的國(guó)家點(diǎn)火裝置，也就是激光聚變裝置，早在1994年該實(shí)驗(yàn)室就著手進(jìn)行該計(jì)劃，當(dāng)時(shí)的目標(biāo)是在2010年實(shí)現(xiàn)“能量平衡點(diǎn)”，也就是輸入激光的能量和核聚變發(fā)生后產(chǎn)出的能量平衡。

過(guò)程就是通過(guò)擁有超強(qiáng)能量的激光，照射到直徑只有幾毫米的“氘氚等離子體顆粒”上，在1億攝氏度溫度、1000億個(gè)大氣壓下引發(fā)核聚變的產(chǎn)生。此次采取的激光能量高達(dá)2.1兆焦耳，引發(fā)核聚變后產(chǎn)生的能量達(dá)到了2.5兆焦耳，這意味著國(guó)家點(diǎn)火裝置取得了重大突破，能量產(chǎn)出超過(guò)能量輸入，這是一項(xiàng)重大的科學(xué)突破。

當(dāng)然，雖然實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)的凈能量輸出，但并不意味著“人造太陽(yáng)”馬上就要來(lái)臨。但這關(guān)鍵的一步，也算是為未來(lái)可控核聚變技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向量產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。

這就意味著人類可以通過(guò)激光觸發(fā)氫同位素的核聚變反應(yīng)，在整個(gè)過(guò)程中我們可以看到是完全零碳能源，不需要化石能源的參與。并且可控核聚變技術(shù)還要更加高效，不僅可以滿足人們?nèi)粘Ｉ钏瑁€能在未來(lái)進(jìn)行太空探索的時(shí)候提供極大助力，屆時(shí)人們要想去到更遙遠(yuǎn)的地方，根本就不需要擔(dān)心能源的問(wèn)題。

而在可控核聚變中急需的便是氦三資源，這是一種清潔的核能源，地球上少得可憐，但是月球上含量豐富，這也是各個(gè)國(guó)家都將目光瞄向月球的最根本原因。

人造太陽(yáng)現(xiàn)在還算是研究實(shí)驗(yàn)階段，未來(lái)一定可以成功，而此次美國(guó)的可控核聚變技術(shù)通過(guò)光束縛高能等離子體，并且取得了凈能量的輸出，終究是向前邁了一步。

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關(guān)鍵詞： 等離子體 科學(xué)突破 核聚變技術(shù)