美國核聚變取得重大突破？商用聚變發(fā)電距離我們依然相當遙遠

核聚變能源擁有其他能源品種無(wú)可比擬的諸多優(yōu)點(diǎn)，但它在未來(lái)10年、20年甚至50年的能源體系中能扮演何種角色，答案依然模糊。
美國能源部12月13日稱(chēng)，將于周二宣布勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室（LLNL）研究人員取得的一項“重大科學(xué)突破”，發(fā)布人員包括美國能源部長(cháng)珍妮弗·格蘭霍姆（Jennifer M. Granholm）、美國國家核安全局局長(cháng)吉爾·赫魯比（Jill Hruby）等人。勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室發(fā)布公告，將于美東時(shí)間13日上午10時(shí)對新聞發(fā)布會(huì )進(jìn)行直播。

外界猜測，上述消息與核聚變研究相關(guān)。位于勞倫斯利弗莫爾實(shí)驗室的美國國家點(diǎn)火裝置是目前最大、最復雜的慣性約束聚變裝置，主要任務(wù)是產(chǎn)生高能量的聚變反應，其實(shí)現要依靠激光系統中心的微型腔體和燃料膠囊的精密工程。國際原子能機構（IAEA）的資料顯示，其點(diǎn)火裝置擁有192束激光，是世界上最大的激光裝置。
激光聚變是點(diǎn)燃核聚變反應的一種方法，是磁約束的潛在可替代方案?！耙粋€(gè)稱(chēng)作‘空腔’的圓柱形金色容器里面裝有包含氘-氚燃料的膠囊，利用激光加熱該容器內壁，激光與空腔的相互作用產(chǎn)生X射線(xiàn)，X射線(xiàn)使膠囊加熱并壓縮，在芯塊內形成一個(gè)中心熱斑，在那里發(fā)生聚變反應?！眹H原子能機構對該裝置介紹稱(chēng)，為實(shí)現點(diǎn)火——核聚變實(shí)現完全自持的點(diǎn)，國家點(diǎn)火裝置的膠囊應該釋放出比其吸收的能量多30倍左右的能量。
在美國能源部發(fā)布上述消息之前幾小時(shí)，《金融時(shí)報》援引知情人士說(shuō)法稱(chēng)，勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室的科研人員在過(guò)去兩周的聚變實(shí)驗中首次實(shí)現了凈能量增益?！熬圩兎磻a(chǎn)生了大約2.5兆焦耳的能量，大約是激光裝置消耗的2.1兆焦耳能量的120%，具體數據仍在進(jìn)一步分析中?！?/span>

國內核聚變研究領(lǐng)域專(zhuān)業(yè)人士對澎湃新聞表示，如果得到證實(shí)，該進(jìn)展的物理意義更大，證明了除磁約束聚變之外，慣性約束聚變技術(shù)的可行性。但由于持續時(shí)間太短，這并不意味著(zhù)清潔、無(wú)窮無(wú)盡的核聚變發(fā)電已經(jīng)觸手可及。

“在所有商業(yè)化條件變得可行之前，這仍是幾十年漫長(cháng)道路上的第一步。很小但意義重大的第一步?！崩碚撐锢韺W(xué)家勞倫斯·克勞斯（Lawrence M. Krauss）在社交平臺對此事評述時(shí)仍對核聚變的商業(yè)化應用前景持懷疑態(tài)度。

人類(lèi)距離實(shí)現可控核聚變的實(shí)際應用還有多遠？關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，業(yè)內一直存在一種戲稱(chēng)：核聚變是一項距離成功“永遠還有50年”的技術(shù)。

多位國內外聚變能源學(xué)者曾對澎湃新聞表示，這種說(shuō)法一方面折射了核聚變科研和工程技術(shù)的難度，另一方面，也與早期人們對核聚變的研究不夠深入有關(guān)：隨著(zhù)研究逐步推進(jìn)就會(huì )發(fā)現，有很多過(guò)去沒(méi)想到的技術(shù)挑戰又凸顯出來(lái)，攻克這些未知的挑戰又需要時(shí)間?？煽睾司圩兊目茖W(xué)可行性已經(jīng)在上個(gè)世紀90年代得以證實(shí)，但其商業(yè)化發(fā)電依然遙遠。

這種科研進(jìn)程的不平坦在勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室的聚變研究上可謂體現得淋漓盡致。

2021年8月，該實(shí)驗室曾宣布破紀錄的聚變反應——在不到一秒的時(shí)間內產(chǎn)生了超過(guò)10萬(wàn)億瓦特的聚變功率，這一突破使得沉寂已久的美國國家點(diǎn)火裝置再煥生機。
可是，重復該實(shí)驗的嘗試失敗了。

據《自然》報道，“2021年8月8日那次破紀錄的激光實(shí)驗證明了該裝置終于完成了它的主要使命，但之后多次重復實(shí)驗所獲得的能量最多只能達到那一次的50%。研究人員在打算進(jìn)行重復時(shí)就做好了遭遇挫折的準備，因為這個(gè)龐然大物目前正在聚變‘點(diǎn)火’的臨界點(diǎn)運行——此時(shí)，不同實(shí)驗間微小、偶然的差異都會(huì )對結果造成巨大影響。盡管如此，對很多人來(lái)說(shuō)，對去年8月實(shí)驗的重復失敗顯示出研究人員目前仍無(wú)法精準理解、操縱和預測這類(lèi)高能實(shí)驗?！?/span>