2023-08-09 08:48:00
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參考消息網8月9日報道 據英國《金融時報》網站8月6日報道,美國政府部門的科學家第二次在核聚變反應中實現凈能量增益。這一結果將助推一種樂觀情緒,即人類正在實現無限、零碳能源夢想的路上取得進展。
自20世紀50年代以來,物理學家一直試圖利用為太陽提供能源的核聚變反應。但是,直到去年12月,還沒有一個團隊能夠讓這種反應產生的能量超過它消耗的能量。核聚變反應產生的能量比它消耗的能量更多,這種情況也被稱為“點火”。
三位了解初步結果的人士透露,去年首次實現“點火”的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的研究人員在今年7月30日的一次實驗中重復了有關突破,并產生了比去年12月更高的能量輸出。
該實驗室證實,在其激光設施中,能量增益得以再次實現。它又說,正在對結果進行分析。
該實驗室說:“自2022年12月在國家點燃實驗設施(NIF)首次驗證'核聚變點火’以來,我們繼續進行實驗,以研究這一令人興奮的新科學領域。在7月30日進行的實驗中,我們在NIF重復了'點火’。按照我們的標準做法,我們計劃在即將召開的科學會議和同行評議的出版物上報告這些結果。”
核聚變是通過將氫的兩種同位素——通常是氘和氚——的溫度提升到能讓原子核聚變的極端水平來實現的,這個過程會釋放出氦和大量以中子形式存在的能量。
盡管許多科學家認為,建設核聚變發電站是幾十年后的事,但這項技術的潛力不容忽視。核聚變反應不會排放碳,不產生可長期存在的放射性廢物。理論上,一小杯氫燃料可以為一棟房子提供數百年的電力。
得到最廣泛研究的一種方法被稱為“磁約束”。它使用巨大的磁體將燃料固定住,燃料的溫度會被提升到比太陽還高的水平。
NIF則使用了一種不同的過程,被稱為“慣性約束”,在這個過程中,它向一個微小的燃料容器發射世界上最大的激光,從而引發內爆。
去年12月,美國能源部長珍妮弗·格蘭霍姆稱,“核聚變點火”這一成就是“21世紀最令人印象深刻的科學壯舉之一”。在那次實驗中,該反應產生了大約3.15兆焦耳的能量,大約是激光所攜帶能量(2.05兆焦耳)的1.5倍。
兩位了解初步結果的人士說,今年7月實驗的初步數據顯示,能量輸出超過了3.5兆焦耳。這些能量大約足以為一個家用熨斗提供1小時的電力。
幾十年來,實現凈能量增益一直被視為證明商業核聚變發電站可行的關鍵一步。不過,現在仍存在一些有待克服的障礙。
實驗取得的能量增益僅將產生的能量與激光中的能量進行比較,而不是與為給該系統提供動力而從電網中獲取的總能量進行比較,而后者要高得多。科學家估計,商業核聚變將要求,反應所產生的能量是激光中能量的30到100倍。
此外,NIF每天最多只能進行一次激光發射,而一座“慣性約束”發電站可能需要在一秒鐘內完成多次發射。
然而,一位了解研究結果的人士說,NIF所取得的更上一層樓的結果——距離取得初次突破“僅8個月”——進一步表明,取得進展的步伐正在加快。
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