從報(bào)紙上的消息來看，核聚變能源有很多其他能源無法比擬的優(yōu)勢，但是對于它在未來10年、20年甚至50年的能源體系中扮演什么角色，答案還是模糊的。
美國能源部12月13日表示，將于周二宣布勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室研究人員取得的一項(xiàng)“重大科學(xué)突破”。發(fā)布人員包括美國能源部長詹妮弗格蘭霍姆(Jennifer granholm)、美國國家核安全局局長吉爾赫魯比(Jill Hrubi)等人。勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室宣布，新聞發(fā)布會將于美國東部時間13日上午10點(diǎn)直播。
據(jù)推測，上述消息與核聚變研究有關(guān)。位于勞倫斯利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室的國家點(diǎn)火裝置是目前最大、最復(fù)雜的慣性約束聚變裝置。它的主要任務(wù)是產(chǎn)生高能聚變反應(yīng)，這依賴于激光系統(tǒng)中心微腔和燃料艙的精密工程。根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，其點(diǎn)火裝置有192個激光器，是世界上最大的激光裝置。
激光聚變是一種引發(fā)核聚變反應(yīng)的方法，是磁約束的潛在替代品。“一個名為‘空腔’的圓柱形金色容器內(nèi)裝有一個裝有氘氚燃料的膠囊。容器的內(nèi)壁被激光加熱，激光與腔體的相互作用產(chǎn)生X射線，X射線加熱并壓縮膠囊，在丸粒中形成中心熱點(diǎn)，在這里發(fā)生聚變反應(yīng)。”國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)介紹了該裝置，稱國家點(diǎn)火設(shè)施的膠囊要實(shí)現(xiàn)3354核聚變點(diǎn)火達(dá)到完全自持，釋放的能量要比其吸收的能量多30倍左右。
在美國能源部發(fā)布上述消息的幾個小時前，《金融時報(bào)》援引知情人士的消息稱，勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員在過去兩周的聚變實(shí)驗(yàn)中首次實(shí)現(xiàn)了凈能量增益。“聚變反應(yīng)產(chǎn)生約2.5兆焦耳的能量，約為激光裝置消耗的2.1兆焦耳的120%。具體數(shù)據(jù)還在進(jìn)一步分析中?！?
中國核聚變研究領(lǐng)域的專業(yè)人士對論文表示，如果得到證實(shí)，這一進(jìn)展的物理意義將更大，證明了除磁約束聚變外慣性約束聚變技術(shù)的可行性。但由于持續(xù)時間太短，這并不意味著清潔無止境的核聚變發(fā)電觸手可及。
“在所有商業(yè)化條件變得可行之前，這仍然是幾十年漫長道路上的第一步。這是微小但意義重大的第一步?！蔽锢韺W(xué)家勞倫斯克勞斯(Lawrence Krauss)在社交平臺上評論此事時，仍對核聚變的商業(yè)應(yīng)用前景持懷疑態(tài)度。
離實(shí)現(xiàn)可控核聚變的實(shí)際應(yīng)用還有多遠(yuǎn)？在這個問題上，業(yè)內(nèi)一直有一個笑話，核聚變是一項(xiàng)“離成功還有50年”的技術(shù)。
國內(nèi)外多位聚變能學(xué)者曾對論文表示，這種說法一方面反映了核聚變研究和工程技術(shù)的難度；另一方面，也與早期對核聚變的研究不夠深入有關(guān)：隨著研究的逐步推進(jìn)，會發(fā)現(xiàn)許多意想不到的技術(shù)挑戰(zhàn)已經(jīng)凸顯出來，克服這些未知的挑戰(zhàn)還需要時間。受控核聚變的科學(xué)可行性在20世紀(jì)90年代已經(jīng)得到證實(shí)，但其商業(yè)發(fā)電仍然遙遙無期。
這種參差不齊的科研過程，在勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的聚變研究中體現(xiàn)得淋漓盡致。
2021年8月，該實(shí)驗(yàn)室宣布，破紀(jì)錄的聚變反應(yīng)——在不到一秒的時間內(nèi)產(chǎn)生了超過10萬億瓦的聚變功率。這一突破使長期處于休眠狀態(tài)的國家點(diǎn)火設(shè)施復(fù)活了。
然而，重復(fù)實(shí)驗(yàn)的嘗試失敗了。
據(jù)《自然》稱：“2021年8月8日破紀(jì)錄的激光實(shí)驗(yàn)證明，該裝置最終完成了其主要任務(wù)，但此后反復(fù)實(shí)驗(yàn)所獲得的能量最多只能達(dá)到那次的50%。研究人員計(jì)劃重復(fù)時要做好挫折的準(zhǔn)備，因?yàn)檫@個龐然大物目前正運(yùn)行在聚變‘點(diǎn)火’3354的臨界點(diǎn)上。這時，不同實(shí)驗(yàn)之間微小的、偶然的差異都會對結(jié)果產(chǎn)生巨大的影響。盡管如此，對于許多人來說，去年8月實(shí)驗(yàn)的反復(fù)失敗表明，研究人員仍然無法準(zhǔn)確理解、操縱和預(yù)測這種高能實(shí)驗(yàn)。”
