美能源部宣布首次實現“核聚變點火”，真突破還是搞噱頭

　　北京時間12月13日23時，美國能源部（DOE）和能源部國家核安全管理局（NNSA）宣布，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的美國國家點火裝置（NIF）團隊首次在可控核聚變實驗中實現核聚變反應的凈能量增益，即通過核聚變產生的能量比激發聚變所使用的能量更多，這項突破將為美國國防進步和清潔能源的未來鋪平道路。

　　12月5日，美國國家點火裝置團隊用192束激光束，向一個微型燃料顆粒輸送了205萬焦耳的激光能量，點燃核聚變燃料，最終產生了315萬焦耳的聚變能量輸出，實現凈能量增益，首次證實了慣性核聚變能（IFE）的基本科學原理和可行性。

　　美國能源部表示，要獲得簡單、充足的慣性核聚變能，并將能源輸送給家庭和企業，仍需要許多先進的科學與技術。美國能源部目前正在重啟一項廣泛協同的慣性核聚變能計劃。在私企投資下，推動核聚變商業化快速發展將具備很大的動力。

　　核聚變能具有燃料來自海水、效率是化石能源的千萬倍，沒有長期的核廢料、沒有碳排放等特點，被視為未來社會的“終極能源”。目前為止，人類對受控核聚變的研究主要分為兩類——磁約束核聚變、慣性約束核聚變。

　　磁約束核聚變，是通過托卡馬克裝置產生強大的磁場，把等離子體約束在盡可能小的范圍內并將其持續加熱并維持在數千萬甚至上億度的高溫，以達到核聚變對溫度的要求。國際熱核聚變實驗堆計劃（ITER）和位于我國合肥的“東方超環”（EAST）針對的就是磁約束核聚變。

　　慣性約束核聚變實驗，則是將聚變材料制成小靶丸，然后從四面八方均勻射入高能激光束以持續壓縮并最終引爆靶丸，形成微型“氫彈”爆炸，產生熱能。為了驗證慣性約束核聚變實驗，2009年美國國家點火裝置建成。

美國宣布首次實現聚變點火，旋即引發了科學界的轟動。有樂觀的議論認為，一勞永逸地解決能源問題已經出現曙光，核聚變有望數十年或更長時間內實現商業化，它將為人類帶來真正清潔、無限能量的能源。

美國激光核聚變成功點火，能否破解人類能源難題？

中國工程院院士杜祥琬表示，美國國家點火裝置實驗目的，不是給人類提供能源解決思路，而是核武器研究。

杜祥琬認為，LLNL的核聚變增益屬于聚變物理范疇，不太可能為人類能源問題提供解決思路。他解釋道，人們真正用于能源的核聚變，是一種非爆炸性的可控的核聚變。

根據實驗分析，LLNL核聚變反應釋放了大約3.15MJ的能量，比進入反應的能量多大約54%，是之前1.3MJ記錄的兩倍多。 不過，雖然聚變反應產生了超3.15MJ的能量，但NIF在此過程中消耗了高達322MJ的能量，大約是3.15MJ的102倍。

目前，全球最大“人造太陽”國際熱核聚變實驗堆（ITER），即采用了托卡馬克裝置。ITER是全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一，同時是中國以平等身份參加的最大國際科技合作項目。

2006年，中國、歐盟、美國、俄羅斯、日本、韓國和印度共同簽署了國際熱核聚變實驗堆（ITER）項目啟動協定。今年11月，中國負責的其中一個關鍵組成部分，增強熱負荷第一壁首件制造完工。

據介紹，中國核能發展實施“熱堆-快堆-聚變堆”三步走戰略，在磁約束和慣性約束聚變上均有研究。目前，中國磁約束核聚變技術的研究上已處于世界前列。

2021年12月我國合肥東方超環實現了1056秒長脈沖高參數等離子體運行，是之前保持記錄的2倍還多；今年10月，中國新一代“人造太陽”HL-2M等離子體電流突破100萬安培，創造了中國可控核聚變裝置運行新紀錄，標志著中國核聚變研發距離聚變點火邁進了重要一步。

杜祥琬表示，核聚變沒有原理性的障礙，但是技術比較困難。想要大規模使用聚變能，最大的挑戰是要有高密度高溫的條件，需要反應維持足夠長的時間，并且科學家們能夠大幅降低他們的成本。“我沒有聚變專家那么樂觀，但實現地球上造一顆人造太陽，本世紀是可以看到的。”

杜祥琬還指出，可控核聚變能夠多廣泛應用在人類的生活和工作中，取決于它多經濟，現在全球科學家都還在努力探索。不過，可控核聚變獲取能源也只是人類探索清潔和可持續能源的出路之一，其他的可持續和清潔能源同樣可以研究和利用，如太陽能、風力、水力、地熱等能源。