人類首次激光核聚變點(diǎn)火成功，有什么意義？中國(guó)人造太陽(yáng)怎樣了？:當(dāng)前關(guān)注

美國(guó)能源部在當(dāng)?shù)貢r(shí)間13日10時(shí)公布了一項(xiàng)突破性的科學(xué)成就：人類首次實(shí)現(xiàn)了激光核聚變的點(diǎn)火成功。針對(duì)核聚變的點(diǎn)火成功其實(shí)也就是輸入能量小于輸出能量，這個(gè)過(guò)程就是點(diǎn)火。幾十年了，核聚變技術(shù)終于迎來(lái)了里程碑式的發(fā)展，距離商用還有很長(zhǎng)的路要走，但至少算是一步巨大的成功。

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到底什么是可控核聚變技術(shù)？

人類上一次能源利用方式的改變其實(shí)還要追溯至人類祖先掌握火的使用，這種能量利用方式必須要依賴化石能源，過(guò)程很簡(jiǎn)單直接點(diǎn)火燃燒產(chǎn)生能量，很多人喜歡把現(xiàn)在人類能源的利用方式比喻成燒熱水。

而可控核聚變技術(shù)被認(rèn)為是人類下一階段獲取能量的最理想形式，目前人類借助于核來(lái)發(fā)電的核電廠，都是采取的核裂變技術(shù)。而目前人類利用核聚變技術(shù)只有氫彈等大殺傷力超級(jí)武器，整個(gè)過(guò)程根本是不可控制的。

目前宇宙中真正利用可控核聚變技術(shù)來(lái)獲取能量的只有恒星，例如我們太陽(yáng)內(nèi)部有一塊區(qū)域因?yàn)閾碛芯薮蟮膲毫蜆O高的溫度，就導(dǎo)致了氫核聚變的發(fā)生，主要過(guò)程便是氕的聚變到氘和氚，之后氘和氚的核聚變可以生成更重的氦。

在核聚變的過(guò)程中會(huì)有質(zhì)量的損失，這些損失的質(zhì)量按照愛因斯坦質(zhì)能方程轉(zhuǎn)化為能量，以光和熱的形式向外傳播。太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變過(guò)程是可控的，并不會(huì)像氫彈爆炸瞬間完成。

而人類想要在地面上進(jìn)行可控核聚變技術(shù)，就是讓氘和氚發(fā)生核聚變反應(yīng)，最后生成氦，而這個(gè)過(guò)程有兩個(gè)難點(diǎn)，那便是溫度和壓力的要求。要想讓核聚變真正的發(fā)生，最后氘氚等離子體的溫度至少超過(guò)1億攝氏度，而壓力超過(guò)1000億倍大氣壓強(qiáng)。

我們知道太陽(yáng)內(nèi)核處的溫度是1500萬(wàn)攝氏度，壓力3000億倍大氣壓，但是我們無(wú)法達(dá)到那么大的壓力條件，只能通過(guò)不斷提高反應(yīng)溫度，來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)，因此說(shuō)科學(xué)家要進(jìn)行的可控核聚變技術(shù)，溫度必須要超過(guò)1億攝氏度。

美國(guó)首次激光核聚變點(diǎn)火成功有什么意義？

這也是人類首次激光核聚變點(diǎn)火成功，在勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室里美當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月5日上午1時(shí)03分，進(jìn)行了激光核聚變的點(diǎn)火，成功實(shí)現(xiàn)了能量正收益?？茖W(xué)家利用192束強(qiáng)大的激光束照射到米粒大小的氘氚等離子體目標(biāo)，輸入能量達(dá)到了2.05兆焦，而核聚變輸出的能量達(dá)到了3.15兆焦，最終的能量增益達(dá)到了153%。

就像是美國(guó)能源部長(zhǎng)詹妮弗·格蘭霍姆聲明中說(shuō)的那樣，此次激光核聚變點(diǎn)火成功是一項(xiàng)里程碑式的突破，人類首次達(dá)到此成就。

其實(shí)道理很簡(jiǎn)單，就是通過(guò)可控核聚變輸出的能量大于輸入能量，也就是比值大于1，這在此前從來(lái)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)過(guò)，最多的時(shí)候就是2021年8月點(diǎn)火也就到達(dá)0.7左右。當(dāng)然，目前這個(gè)比值還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，要想徹底進(jìn)行商業(yè)化模式，它必須要遠(yuǎn)大于1。

因?yàn)檫@個(gè)激光的獲取還需要巨額的能量，如果算在一切那么最終比值根本達(dá)不到1。

但無(wú)論怎么說(shuō)這都是一次進(jìn)步和成功，如果人類未來(lái)真正的實(shí)現(xiàn)了可控核聚變技術(shù)，我們就不再需要依賴于化石能源，鋼鐵俠那樣的小型核反應(yīng)堆誰(shuí)不想來(lái)一套？

中國(guó)人造太陽(yáng)怎么樣了？

我們習(xí)慣于把地面上的可控核聚變?cè)O(shè)備稱之為“人造太陽(yáng)”，因?yàn)榫褪窍胍M太陽(yáng)的核聚變過(guò)程。目前可控核聚變技術(shù)的實(shí)驗(yàn)開展，主要分為兩條路，一條便是美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家點(diǎn)火裝置，這種方式就是通過(guò)具有高額能量的激光，來(lái)照射微型的氘氚等離子體，實(shí)現(xiàn)核聚變的發(fā)生，這個(gè)過(guò)程也是可控的，也就是光約束。

第二條便是類似于中國(guó)的“東方超環(huán)”，采取的主要是磁場(chǎng)約束的形式，畢竟發(fā)生核聚變的等離子體根高溫高壓環(huán)境，人類根本沒(méi)有合適的容器來(lái)盛裝。東方超環(huán)(EAST)是我國(guó)完全自主設(shè)計(jì)的磁約束核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，野豬世界上首個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克位于安徽合肥。

因此說(shuō)中國(guó)的“人造太陽(yáng)”和美國(guó)的“人造太陽(yáng)”走的技術(shù)路線就不同，因此也沒(méi)什么比較的。

例如中國(guó)的人造太陽(yáng)目前一直要突破的是高溫之下的等離子體的運(yùn)行時(shí)間，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)能量收益。而美國(guó)的激光核聚變點(diǎn)火，也并沒(méi)有說(shuō)可持續(xù)的時(shí)間，只能算是兩條路上跑的馬車。

未來(lái)人類如果真的實(shí)現(xiàn)了可控核聚變，那將徹底改變能量利用形式，進(jìn)行深空探測(cè)也不再需要考慮燃料的問(wèn)題，或許走出太陽(yáng)系就成為可能。

當(dāng)然值得注意的是此次美國(guó)實(shí)現(xiàn)激光核聚變點(diǎn)火成功，除了在能量利用上有所作用，其實(shí)還可以用在軍事核武器上，值得關(guān)注。

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關(guān)鍵詞： 等離子體 人造太陽(yáng) 脊椎動(dòng)物亞門