核聚变实验让我们触手可及

它需要192个激光器和一个三个足球场大小的装置。

美国研究人员似乎已经在核聚变方面达到了一个新的里程碑——使近乎无限的清洁能源的梦想更接近实现。

帮助分析新数据的伦敦帝国理工学院物理学家Arthur Turrell在一份声明中说:“这一惊人的突破让我们非常接近于证明聚变反应产生的‘净能量增益’——正好在地球需要的时候。”新闻稿.

挑战:当两个原子合并成一个原子时,它们会释放出巨大的能量。这一过程被称为核聚变,它是太阳和其他恒星如何产生能量的过程。

核聚变是清洁能源的圣杯。它不会产生任何东西碳排放还是持久放射性废物,与太阳能,它不依赖于环境条件。

能源产出是我们2018年发电量的25倍。

然而,核聚变只能在极热和极压下发生,在地球上产生这些条件需要大量的能量。我们可以去做吧——但是它消耗的能量比它产生的要多。

直到我们知道如何从中获取更多能量融合如果我们把它投入进去,我们就无法把它作为一种能源。

缩小差距:8月8日,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员使用国家点火装置(NIF)——一种三个足球场大小的大型装置——来触发核爆炸融合通过将192束激光聚焦在豌豆大小的氢燃料颗粒上。

实验产生了1.35兆焦耳的能量,而激光产生的能量为1.9兆焦耳。

这仍然是一个净损失——相当于贷款给某人一美元,然后拿回70美分——但它正接近收支平衡。在今年早些时候的一次实验中,能量输出大约是NIF的八倍,并且25倍以上比它在2018年能产生的还要多。

国际激光实验室的另一位物理学家杰里米·奇滕登(Jeremy Chittenden)说:“能源输出的改善速度非常快,这意味着我们可能很快就会达到更多的能源里程碑,比如超过用于启动这一过程的激光器的能量输入。”

点火倒计时:这项实验可能还没有达到能量输出的收支平衡点,但有证据表明它离另一个核聚变里程碑——点火——非常接近。

“点火的想法是,我们可以“点燃一根火柴”,释放出比我们投入的更多的聚变能量。”

马克·赫尔曼

如果科学家能在核燃料中找到一个足够热的点,他们怀疑它会释放出粒子,在这个精确点周围加热燃料原子。然后它们会释放出粒子,加热周围的燃料等等——这就像聚变的多米诺骨牌效应。

这种自我维持过程开始的点称为核点火。

NIF主任马克·赫尔曼(Mark Herrmann)说:“点火的想法是,我们实际上可以在目标中获得一个传播的燃烧波——‘点燃一根火柴’,它可以向外球形燃烧,释放出比我们投入的更多的聚变能,从而开始点火。”告诉物理世界2017年。

展望未来:NIF小组怀疑,在最近的试验中,它可能已经达到了核聚变点火的临界点——甚至可能完全实现了点火——但其数据仍需要同行审查。

(通常情况下,NIF表示会等到这一过程结束后才宣布实验结果,但“由于这一成就的规模,新闻正在传播,因此我们认为公布事实很重要,”一位发言人说告诉CNBC.)

“证明点火是聚变能的‘小鹰时刻’。”

安德鲁荷兰

如果结果成立,这将意味着我们现在离可用的聚变能又近了一大步。

核聚变工业协会(fusion Industry Association)首席执行官安德鲁·霍兰德(Andrew Holland)对CNBC表示:“证明点火是核聚变能量的‘小鹰时刻’。”霍兰德没有参与这项实验。

“这将证明我们能够释放聚变能,用于地球上的发电,”他继续说它将提供对fusion工作原理的深入科学理解,这将帮助所有fusion开发者更好地建造他们的发电厂。”

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