美国科学家第二次证明,核聚变反应产生的能量大于释放的能量。这个成功的实验使我们朝着创造一种无限清洁能源的新来源迈出了一小步,但这是有意义的一步。
通过发射世界上能量最高的激光束,将氢同位素颗粒短暂地转化为炽热的等离子体,物理学家们获得了比去年第一次尝试更高的净能量增益。
“自2022年12月在国家点火装置首次演示聚变点火以来,我们一直在继续进行实验,研究这一令人兴奋的新科学体制。在7月30日进行的一项实验中,我们在NIF重复点火,”研究人员在一份电子邮件声明中说。“按照我们的标准做法,我们计划在即将召开的科学会议和同行评议的出版物上报告这些结果。”
自20世纪40年代以来,科学家们一直在努力寻找创造核聚变的实用方法——这一过程使像太阳这样的恒星燃烧。恒星在极高的温度和压力下将氢原子聚变生成氦,将物质转化为光和热并产生能量,同时不会产生温室气体或放射性废物等破坏性副产品。
然而,在地球上重现这些条件远非易事。除了地狱般的温度和巨大的压力外,将燃料转化为等离子体,点燃它,并用强大的磁场或激光束安全地将它聚集起来,还需要大量的能量。
到目前为止,这一壮举只在加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室由NIF展示过。而NIF只在一个不到十亿分之一秒的实验中做到了这一点。
两种类型的反应堆主导着当前的聚变实验:磁约束反应堆,它用磁场引导加热的等离子体;以及像NIF那样的惯性约束反应堆。NIF的实验将光子或光粒子送入反应堆核心内圆柱体的两端,撞击含有氚和氘的金胶囊的内壁,产生x射线,加热燃料球团。
这引发了一个反应,产生了比激光输入更多的能量(在第一个实验中,大约3.15兆焦耳输出2.05兆焦耳输入)。然而,这两项实验产生的能量都不及整个反应堆所需的巨大能量,反应的开始和结束都在几分之一秒内。
科学家们警告说,从整个反应堆中获得比投入更多的能量可能需要几十年的时间,因此,帮助人类应对气候变化的进步可能不会及时到来。然而,这些实验确实提供了令人信服的证据,表明恒星的力量有一天可以用来为地球上的人类生命提供动力。
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