美稱核聚變技術取得突破 全球爭研「人造太陽」

美國能源部13日宣布,美國在核聚變轉化能源方面取得一項突破。核聚變是太陽獲得能量的方式,近年全球多國積極研究發展核聚變技術,希望通過「人造太陽」解決能源危機和氣候變化。今年稍早,中國「人造太陽」研究取得突破性進展,標誌着中國在該領域躋身國際第一方陣。

美媒稱,位於加州的美國能源部下屬勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)科學家在一項使用激光的核聚變實驗中,首次實現了淨能量增益。LLNL的聚變反應產生了大約2.5兆焦耳的能量,大約是激光消耗能量的120%。高於預期的能量輸出損壞了一些設備,使得後續分析變得複雜。

與化石能源相比,核聚變不會排放二氧化碳;與當前廣泛投入使用的核能(核裂變)相比,核聚變的核污染風險更小。長期以來,核聚變研究面臨的重大難題是如何讓釋出能量大於輸入能量,因此LLNL的實驗引起科學界廣泛關注。

中國與歐盟、美國、俄羅斯、日韓和印度等共同參與「國際熱核聚變實驗堆」(ITER)項目,在法國南部建造核聚變反應堆。ITER被視為全球最大的「人造太陽」,中方上月完成該項目首件關鍵零件「增強熱負荷第一壁」。中國本身亦有核聚變研究項目,10月19日取得重大突破,新一代「人造太陽」裝置等離子體電流突破100萬安培(1兆安),創造了中國可控核聚變裝置運行新紀錄。

美研核聚變取重大突破 能量產出首次高於投入

英國傳媒報道,美國加州勞倫斯利佛摩國家實驗室在過去兩周首次成功在被稱為「人造太陽」的核聚變(nuclear fusion)研究取得重大突破,做到「淨能量增加」。能源部預告於美東時間周二(13日)早上10時作出重大宣布,相信與核聚變有關。

物理學家於1950年代開始研究核聚變,但一直未能做到產出的能量高於投入。對比現時建基於核裂變的核能技術,核聚變理論上在生產能源時不會有碳排放或核廢料,被視為有力取代化石燃料和現有核能技術的未來潔淨能源,惟要真正投入使用料需數十年。

由美國政府資助的勞倫斯利佛摩國家實驗室利用「慣性約束聚變」來進行核聚變,以一個底面開口、內有黃金塗層的環空裝置,中心位置有一個燃料膠囊,裝有一層氘氚燃料。科學家用近200束激光射入環空裝置,加熱裝置內的氫原子至攝氏1億度,壓力是地球大氣層的1,000億倍。這種極端狀態產生名為等離子體的物質,氫原子聚變後釋放出巨大能量,過程與太陽及其他星體生產能量一樣。

實驗成功生產出2.5兆焦耳能量,是激光耗用的2.1兆焦耳能量的120%,而研究員仍在分析數據,由於實驗的能量產出高於預期,導致一些探測儀器損毁,增加分析工作的複雜程度。