在寻求聚变能方面已经突破了一个重要的里程碑。聚变反应第一次实现了创纪录的 1.3 兆焦耳能量输出——并且第一次超过了用于触发它的燃料吸收的能量。
在寻求聚变能方面已经突破了一个重要的里程碑。聚变反应第一次实现了创纪录的 1.3 兆焦耳能量输出——并且第一次超过了用于触发它的燃料吸收的能量。
尽管还有很长的路要走，但结果代表了之前产量的显着提高：比几个月前进行的实验高出 8 倍，比 2018 年进行的实验高出 25 倍。这是一个巨大的成就。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火设施的物理学家将提交一篇论文供同行评审。
“这一结果是惯性约束聚变研究向前迈出的历史性一步，为探索和推进我们关键的国家安全任务开辟了一个全新的机制。这也证明了这个团队的创新、独创性、承诺和勇气。数十年来，该领域的许多研究人员一直坚定地追求这一目标，”劳伦斯利弗莫尔国家实验室主任金布迪尔说。
“对我来说，它展示了国家实验室最重要的作用之一——我们不懈地致力于应对最大和最重要的科学重大挑战，并在其他人可能被障碍劝阻的情况下找到解决方案。”
惯性约束聚变涉及创造类似小星星的东西。它从一个燃料胶囊开始，由氘和氚——更重的氢同位素组成。这个燃料舱被放置在一个空心的金室中，大约有铅笔橡皮擦的大小，称为空腔。
然后，192 束高功率激光束在空腔中发射，在那里它们被转换成 X 射线。这些 X 射线使燃料舱内爆，将其加热并压缩到与恒星中心相当的条件——温度超过 1 亿摄氏度（1.8 亿华氏度），压力超过 1000 亿地球大气压——转化燃料胶囊化为一团微小的浆液。
而且，就像氢在主序星的中心融合成更重的元素一样，燃料舱中的氘和氚也是如此。整个过程只需几亿分之一秒。目标是实现点火——聚变过程产生的能量超过总能量输入的点。
8 月 8 日进行的实验刚好低于这个标准。来自激光器的输入为 1.9 兆焦耳。但这仍然非常令人兴奋，因为根据团队的测量，燃料舱吸收的能量比聚变过程中产生的能量少五倍多。
在国家点火装置中增强激光束的前置放大器(LLNL/Damien Jemison)
该团队表示，这是对实验进行艰苦工作的结果，包括设计空腔和胶囊、提高激光精度、新的诊断工具以及设计更改以提高胶囊内爆速度，从而转移更多为发生聚变的等离子体热点提供能量。
洛斯阿拉莫斯国家实验室主任托马斯梅森说： “在实验室获得热核燃烧实验是近 50 年来数十年科技工作的结晶。”
“这使得实验能够比以往任何时候都更严格地检查高能量密度范围内的理论和模拟，并将在应用科学和工程领域取得根本性的成就。”
该团队计划进行后续实验，看看他们是否可以复制他们的结果，并更详细地研究这个过程。该结果也为实验研究开辟了新的途径。
物理学家还希望研究如何进一步提高能源效率。当激光在空腔内转换为 X 射线时，会损失大量能量；大部分激光反而用于加热黑腔壁。解决这个问题将使我们离聚变能更近一步。
与此同时，研究人员非常兴奋。
“在实验室中实现点火仍然是这个时代的科学重大挑战之一，这一结果是朝着实现这一目标迈出的重要一步，”麻省理工学院等离子体科学与聚变中心的物理学家 Johan Frenje 说。
“它还能够探索一种极其难以通过实验获得的全新机制，进一步加深我们对聚变点火和燃烧过程的理解，这对于验证和增强我们的模拟工具以支持库存管理至关重要。
“此外，这一结果具有历史意义，因为它代表了几十年的努力、创新和独创性、大规模团队合作以及对最终目标的不懈关注的结晶。”
该团队在第63 届 APS 等离子体物理分会年会上展示了他们的结果。