美能源部宣布首次实现“核聚变点火”，真突破还是搞噱头

　　北京时间12月13日23时，美国能源部（DOE）和能源部国家核安全管理局（NNSA）宣布，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的美国国家点火装置（NIF）团队首次在可控核聚变实验中实现核聚变反应的净能量增益，即通过核聚变产生的能量比激发聚变所使用的能量更多，这项突破将为美国国防进步和清洁能源的未来铺平道路。

　　12月5日，美国国家点火装置团队用192束激光束，向一个微型燃料颗粒输送了205万焦耳的激光能量，点燃核聚变燃料，最终产生了315万焦耳的聚变能量输出，实现净能量增益，首次证实了惯性核聚变能（IFE）的基本科学原理和可行性。

　　美国能源部表示，要获得简单、充足的惯性核聚变能，并将能源输送给家庭和企业，仍需要许多先进的科学与技术。美国能源部目前正在重启一项广泛协同的惯性核聚变能计划。在私企投资下，推动核聚变商业化快速发展将具备很大的动力。

　　核聚变能具有燃料来自海水、效率是化石能源的千万倍，没有长期的核废料、没有碳排放等特点，被视为未来社会的“终极能源”。目前为止，人类对受控核聚变的研究主要分为两类——磁约束核聚变、惯性约束核聚变。

　　磁约束核聚变，是通过托卡马克装置产生强大的磁场，把等离子体约束在尽可能小的范围内并将其持续加热并维持在数千万甚至上亿度的高温，以达到核聚变对温度的要求。国际热核聚变实验堆计划（ITER）和位于我国合肥的“东方超环”（EAST）针对的就是磁约束核聚变。

　　惯性约束核聚变实验，则是将聚变材料制成小靶丸，然后从四面八方均匀射入高能激光束以持续压缩并最终引爆靶丸，形成微型“氢弹”爆炸，产生热能。为了验证惯性约束核聚变实验，2009年美国国家点火装置建成。

美国宣布首次实现聚变点火，旋即引发了科学界的轰动。有乐观的议论认为，一劳永逸地解决能源问题已经出现曙光，核聚变有望数十年或更长时间内实现商业化，它将为人类带来真正清洁、无限能量的能源。

美国激光核聚变成功点火，能否破解人类能源难题？

中国工程院院士杜祥琬表示，美国国家点火装置实验目的，不是给人类提供能源解决思路，而是核武器研究。

杜祥琬认为，LLNL的核聚变增益属于聚变物理范畴，不太可能为人类能源问题提供解决思路。他解释道，人们真正用于能源的核聚变，是一种非爆炸性的可控的核聚变。

根据实验分析，LLNL核聚变反应释放了大约3.15MJ的能量，比进入反应的能量多大约54%，是之前1.3MJ记录的两倍多。 不过，虽然聚变反应产生了超3.15MJ的能量，但NIF在此过程中消耗了高达322MJ的能量，大约是3.15MJ的102倍。

目前，全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆（ITER），即采用了托卡马克装置。ITER是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，同时是中国以平等身份参加的最大国际科技合作项目。

2006年，中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度共同签署了国际热核聚变实验堆（ITER）项目启动协定。今年11月，中国负责的其中一个关键组成部分，增强热负荷第一壁首件制造完工。

据介绍，中国核能发展实施“热堆-快堆-聚变堆”三步走战略，在磁约束和惯性约束聚变上均有研究。目前，中国磁约束核聚变技术的研究上已处于世界前列。

2021年12月我国合肥东方超环实现了1056秒长脉冲高参数等离子体运行，是之前保持记录的2倍还多；今年10月，中国新一代“人造太阳”HL-2M等离子体电流突破100万安培，创造了中国可控核聚变装置运行新纪录，标志着中国核聚变研发距离聚变点火迈进了重要一步。

杜祥琬表示，核聚变没有原理性的障碍，但是技术比较困难。想要大规模使用聚变能，最大的挑战是要有高密度高温的条件，需要反应维持足够长的时间，并且科学家们能够大幅降低他们的成本。“我没有聚变专家那么乐观，但实现地球上造一颗人造太阳，本世纪是可以看到的。”

杜祥琬还指出，可控核聚变能够多广泛应用在人类的生活和工作中，取决于它多经济，现在全球科学家都还在努力探索。不过，可控核聚变获取能源也只是人类探索清洁和可持续能源的出路之一，其他的可持续和清洁能源同样可以研究和利用，如太阳能、风力、水力、地热等能源。