去年 12 月美國加州勞倫斯利佛摩國家實驗室(LLNL)的國家點火設施(National Ignition Facility,NIF)成功產生核融合能量淨輸出,釋放的能量比使用的更多,根據 LLNL 本月報告,他們今年也成功「點火(ignition)」三次,在實現核融合反應方面又向前邁出一步。
所謂點火,便是釋放出的能量加熱燃料速度,比燃料冷卻的速度快,實現淨能源增益,LLNL 2022 年底實現後,下一步就是證明能複製過程。英國倫敦帝國學院(Imperial College London)慣性核融合研究中心研究員 Brian Appelbe 表示,若成功複製,即證明該過程的穩定性,顯示即便雷射、燃料等條件發生變化,也可以成功點火。
Appelbe 受外媒採訪時指出,每次實驗也帶來更詳細的點火物理學研究,提供「如何獲得最大能量」的珍貴訊息。
核融合是為太陽和其他恆星提供動力的反應,將兩個或多個原子粉碎在一起形成密度更大的原子,過程中會釋放大量能量。與現今成熟的核分裂技術不同,核融合不會留下長時間放射性廢棄物,隨著氣候變遷加劇、能源轉型迫在眉睫,安全且乾淨的核融合前景令人著迷。
產生核融合的方法有很多種,NIF 採用慣性控制核融合,2022 年底以近 200 道雷射光束將 2.05 兆焦耳的能量傳送到胡椒粒大小的鑽石靶材上,在靶材內部形成高溫高壓,最終核融合產生約 3.15 兆焦耳能量。
3.15 兆焦耳能量足以煮沸大約 10 壺水,不多,但足以證明可產生能量,從那時起科學家們又進行多次實驗。2023 年 7 月 30 日,NIF 向目標輸送略高於 2 兆焦耳的能量,產生 3.88 兆焦耳的能量,這是至今最高能量,10 月份兩次後續實驗也帶來能源淨收益。
距離核融合供電電網還有很長一段路要走,現在的重點就是持續精進,找出如何擴大規模並大幅降低成本的方法。今年在杜拜舉行的 COP28 聯合國氣候變遷大會上,美國氣候特使 John Kerry 也發起一項涉及 30 多國的跨國參與計劃,目標推動核融合,幫助應對氣候危機。
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標題:美核融合實驗進展,今年成功「點火」三次實現能量淨輸出
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