今晚，见证历史！人类或首次实现，可控核聚变「重大科学突破」

新智元报道

爆炸性消息！史上首次，人类实现了核聚变反应的净能量增益。

净功率增益，即产生的聚变功率与用于加热等离子体的功率之比率。

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL），从一个实验性核聚变反应堆中，让核聚变反应产生的能量多于了这一过程中消耗的能量。

这就意味着，人类朝人造太阳的目标，又近了一步。

而化石燃料和传统核能，或将退出历史的舞台！

核聚变反应净能量增益，意味着什么

简单地说，就是两个轻原子核结合成一个较重的原子核，并释放出巨大能量的过程。

我们都知道，万物生长靠太阳，太阳是地球上一切生命的源泉，那太阳的能量来自于哪里呢？

就是核聚变。

在这个热核反应中，两个氢原子碰撞并聚合成氦原子，氦的质量比原来的氢原子略小。

因此，根据爱因斯坦标志性的E=mc质能方程，这个质量差会转化为能量爆发出来。

在太阳的核心，每秒都在发生6.2亿吨氢的核聚变

这种能量，使我们人类得以生存。

理论上，只要有几克氘（重氢）和氚（超重氢）的混合反应物，就有可能产生一太（万亿）焦耳的能量，这大约是发达国家的一个人60年内所需的能量。

既然核聚变能产生如此大的能量，那我们人类能不能自己DIY这个过程，造出个「人造太阳」？

没错，科学家们早就开始这么想了。

自从人类开启了和平利用核能的研究，如何在可控的条件下利用核聚变反应产生的能量，一直是人类的终极目标（而目前的核电站，原理是核裂变反应）。

但是，利用核聚变最大的难题之一是，核聚变过程本身也会消耗巨大的能量，该如何让核聚变反应释放出的能量大于输入的能量，而且让这个过程可持续呢？

从上世纪50年代以来，无数的物理学家就一直希望从核聚变反应中产生比消耗更多的能量。

如果攻克了这个最大的难题，人类将有可能史上首次获取海量无碳清洁能源，彻底改变未来的能源路线图。

也就是说，到了那时，就不再有煤和石油燃烧产生的温室气体，不再有危险、长效的放射性废物——人类将得到真正意义上的「清洁能源」！

而现在看起来，这个难题的第一步已经被解决了。

据英国《金融时报》报道，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）从一个实验性核聚变反应堆中实现了「净能量增益」，让核聚变反应产生的能量多于这一过程中消耗的能量。

据消息人士透露，这次反应产生的能量是消耗能量的120%，至少有两名研究人员证实了这一消息。

一位资深核聚变科学家对《华盛顿邮报》表示：「对我们大多数人来说，这只是一个时间问题。」

此次核聚变反应产生了大约2.5兆焦耳的能量，大约是激光器中2.1兆焦耳能量的120%，目前具体数据仍在进一步分析中。

美国能源部和LLNL发言人均表示，目前无法评论《金融时报》的报道，不过美国能源部长Jennifer Granholm表示，将在今天晚些时候宣布一项「重大科学突破」。

核聚变专家亚瑟·特瑞尔（Arthur Turrell）博士表示，「如果这个结果得到最终证实，我们将见证一个历史性的时刻。」

四次复现全部失败，人类科技被智子锁死？

2021年8月，LLNL曾宣布了一项重大突破：破纪录地产生了超过10万亿瓦的高能聚变能量——虽然时长只有一秒不到。

装置将最初的光子脉冲放大并分成192道紫外线激光束后，在不到40亿分之一秒的时间内以大约1.9兆焦耳的能量击中目标（装着冷冻的氘和氚），创造出只有在恒星和热核弹中才能见到的温度和压力。

面对如此强大的脉冲能量，原子核会因核聚变释放出一连串的粒子，并由此产生更多的聚变和更多的粒子，从而形成持续的聚变反应。

根据定义，当聚变反应产生的能量超过其消耗的能量时，就能成功「点火」。

而在8月的试验中，通过核聚变反应产生的能量，已经占到了输入能量的70%，可以说非常接近点火了。

然而，在接下来进行的4次试验中，都未能复现当时的结果。

其中效果最好的一次，也只达到了8月份实验所产生能量的50%。

对此，研究人员分析认为，由于目前正处于聚变「点火」的临界点附近，所以不同实验间微小、偶然的差异都会对结果造成巨大影响。

从重复实验的失败中不难看出，研究人员在很长一段时间内，仍然无法精准理解、操纵和预测这类高能实验。

甚至知友「氯甲烷」调侃称：「我觉得人类科技可能真的被智子锁死了」。

复刻核聚变为何如此之难？

这就要从核聚变反应的条件说起。

核聚变反应发生在一种叫作等离子体的物质状态中。

等离子体是一种由正离子和自由移动的电子组成的高温带电气体，具有不同于固体、液体和气体的独特性质。

为了实现聚变，原子核需要在超过1000万摄氏度的极高温度下相互碰撞，以使它们能够克服相互间的电排斥力。

一旦原子核克服了这种排斥力，并进入彼此非常接近的范围，它们之间的核力吸引力将超过电排斥力，从而使它们能够实现聚变。

要做到这一点，众多原子核必须被约束在一个小空间内，以增加碰撞的机会。

在太阳中，存在巨大的引力，而这种引力所产生的极端压力，正为核聚变的发生创造了条件。

然而，太阳中有着能够诱发核聚变的巨大引力，我们人类却没有这样的自然条件。

在地球上，要想使氘和氚发生聚变，就需要超过1亿摄氏度的温度和强大的压力，还需要充分的约束，才能使等离子体和聚变反应保持足够长的时间。

现在，我们人类的实验中已经非常接近核聚变反应堆所需的条件，但仍需改进约束性能和等离子体的稳定性。

来自50多个国家的科学家们，在不断试验新材料，设计新技术。

不过，就像我们在上文所看到的，许多实验已实现聚变，但并未实现净功率增益。