2023 年 12 月，美国国家点火设施的科学家宣布了一个历史性的里程碑：他们的激光聚变反应首次“收支平衡”，产生的能量超过了消耗的能量。
然而，像这样的一大步需要严格检查——这可能需要一些时间。
重要的是，一系列详细说明实验设计、技术进步和初步突破性反应结果的实验刚刚通过了同行评审，这意味着没有参与这项工作的研究人员已经审查了检查总数的方法和发现。
这一成就是50多年研究的结晶，证明了基于基本物理原理的实验室聚变是可能的，“间接驱动ICF（惯性约束聚变）合作的团队成员在五篇文章的第一篇中写道。
如果利用和扩大规模，核聚变有望成为一种丰富而取之不尽的清洁能源，而不会产生化石燃料的温室气体排放或核裂变的放射性废物。 聚变是两个或多个原子合并形成一个更大的原子，在此过程中释放能量。
这些基于实验室的反应与商业规模的应用相去甚远，模拟了在小范围内为太阳和恒星提供动力的聚变反应。 没有太阳的质量来提供一些引力，地球上的原子聚变方法依赖于热量。
在这种特殊的聚变技术中，热量通过强大的光爆发传递。 该实验包括用 220 个高功率激光器轰击一个装有 192 微克氘和氚燃料的胶囊，将压力提高到 6000 亿个大气压，将温度提高到 151 亿 °C （272亿°F）。
这些条件远远超过太阳内部的条件，导致燃料内爆，氘和氚原子融合成氦并释放能量。
在 2023 年 12 月的一项突破性实验中，激光被发射到燃料中**205 兆焦耳 （MJ） 的能量，产生 3释放出 15 兆焦耳的能量，因此反应产生的能量约为 15次。
新的**详细介绍了实现“收支平衡”的进展，包括修复燃料混合物，消除太空舱壁缺陷，增加豌豆大小的胶囊质量，增加激光能量和增加燃料使用量。
所谓的点火阈值预示着核聚变研究的新时代，自那以后，核聚变研究的步伐一直没有放缓：研究人员在去年的几次实验中发射了更高能量的激光，产生了更多的能量。
研究人员还报告了 2023 年年中的一项新实验的结果，该实验从相同的 2 开始产生 05 兆焦耳的能量输入 388 兆焦耳的能量，约为 19倍，这是迄今为止最高的产量。
但是，请记住，在这些实验中，使用了大量的能量来为激光器供电：500万亿瓦，或者是美国国家能源网在任何给定时刻产生的功率的一千倍。 因此，在这些聚变反应真正产生比它们触发的能量更多的能量之前，还有很长的路要走。
伯明翰大学（University of Birmingham）的核物理学家马丁·弗里尔（Martin Freer）告诉《新科学家》（New Scientist）的马修·斯帕克斯（Matthew Sparks）：“我们有潜力实现核聚变。 ”。但从科学的角度来看，我们面临的挑战是艰巨的。 ”
虽然核能有望成为一种清洁能源，但科学家们也强调，核聚变并不是我们应对气候危机所需的直接解决方案。
曼彻斯特大学核聚变研究员Aneka Khan表示，商业核聚变设施还需要几十年的时间，我们需要在未来六年（到2030年）将全球碳排放量减少近一半才能扭转气候。
幸运的是，我们已经有了可再生能源技术来做到这一点。
这五篇文章发表在《物理评论快报》上，你可以在这里、这里、这里和这里阅读它们。