劳伦斯-利弗莫尔国家实验室确认完成历史性的核聚变点火实验

劳伦斯-利弗莫尔国家实验室确认完成历史性的核聚变点火实验 产生核聚变相对容易，所需要的只是将氢同位素离子置于适当的热量和压力条件下，使其融合成氦的条件。事实上，它是如此容易，以至于在 1964 年的世界博览会上，它成为通用电气公司每天展出10个小时的核心展品。最棘手的是实现核聚变，同时输出的能量大于输入的能量，这就是所谓的聚变点火。在 2022 年 12 月 5 日之前，地球上只有引爆氢弹能够实现这一目标。当天，在劳伦斯-利弗莫尔设施，192 束激光聚焦在一个氘/氚低温靶上，发出 2.05 兆焦耳（MJ）的紫外线，目标熔化并产生了 3.15 兆焦耳的能量输出。换句话说，这就是聚变点火。从那时起，由来自 44 个国际机构的 1370 多名研究人员组成的团队数十年来一直致力于验证和记录该项目的实验结果。新发表的这篇经同行评审的论文揭示了如何实现 1.5 倍的目标增益，并追溯了该实验的进展，追溯到 1972 年由 LLNL 主任约翰-纳科尔斯（John Nuckolls）及其同事提出的一项建议，以及在实现点火过程中面临的挑战。据实验室称，激光实验的主要目的是模拟核武器内部的聚变反应，以便在不进行核试验的情况下确定美国核储备的可靠性。不过，这些成果也可以应用于设计未来的核聚变发电厂，为世界提供无限的清洁能源。这并不是直接的，因为虽然实现了聚变点火，但激光器所需的能量是反应产生能量的 100 倍。研究人员说："选择 NIF 激光器结构和目标配置的目的是为研究目的提供最高的聚变点火概率，而不是为聚变能应用产生净能量而进行优化。惯性聚变能应用需要对底层方案进行改进，因此需要进一步开发，如激光能量使用、发射率、目标稳健性、更高的燃料压缩水平和成本等。"论文发表在《物理评论快报》上。 ... PC版： 手机版：

科学家在突破性实验中展示了有效的聚变“火花塞”

科学家在突破性实验中展示了有效的聚变“火花塞” 罗切斯特大学激光能效实验室在进行直接驱动惯性聚变实验时从欧米茄靶室内部看到的景象。科学家们向装有氘和氚燃料的小胶囊发射了28千焦耳的激光能量，使胶囊发生内爆，产生足够热的等离子体，从而引发燃料核之间的聚变反应。内爆中心的温度高达 1 亿摄氏度（1.8 亿华氏度）。内爆的速度通常为每秒 500 到 600 公里（每小时 110 到 135 万英里）。内核的压力是大气压力的 800 亿倍。图片来源：罗切斯特大学激光能学实验室/尤金-科瓦卢克（Eugene Kowaluk）摄在《自然-物理》（Nature Physics）杂志刊登的两篇研究报告中，该团队分享了他们的研究成果，并详细介绍了这些方法的扩展潜力，目的是在未来的设施中成功实现核聚变。LLE 是美国能源部最大的大学项目，拥有 OMEGA 激光系统，该系统是世界上最大的学术激光器，但其能量几乎只有加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置 (NIF) 的百分之一。利用 OMEGA，罗切斯特的科学家们完成了数次成功尝试，向装满氘和氚燃料的小胶囊发射 28 千焦耳的激光能量，使胶囊发生内爆并产生足够热的等离子体，从而引发燃料核之间的聚变反应。实验引起的聚变反应产生的能量超过了中央热等离子体中的能量。OMEGA实验采用激光直接照射胶囊的方式，不同于在 NIF 上使用的间接驱动方式。在使用间接驱动方法时，激光会转化为X射线，进而驱动太空舱内爆。NIF 使用间接驱动法，利用约 2000 千焦耳的激光能量用 X 射线辐照胶囊。这使得NIF 在实现聚变点火方面取得了 2022 年的突破聚变反应可从目标产生净能量增益。成就与未来展望第一篇论文的第一作者康纳-威廉姆斯（Connor Williams）23 岁获得物理学和天文学博士学位，现在是桑迪亚国家实验室从事辐射和集成电路框架目标设计的科学家。他说："这是以后想完成任何事情的必要条件，比如燃烧等离子体或实现点火。"罗切斯特研究小组展示了他们仅用28千焦耳的激光能量就能达到如此水平的内爆性能，他们对将直接驱动方法应用于能量更大的激光器的前景感到兴奋。展示火花塞是重要的一步，但是OMEGA太小，无法压缩足够的燃料来实现点火。"如果能最终制造出火花塞并压缩燃料，那么与间接驱动相比，直接驱动具有许多有利于聚变能源的特性，在将OMEGA的结果放大到几兆焦的激光能量后，聚变反应预计会变得自我维持，这种情况被称为'燃烧等离子体。"21岁的Varchas Gopalaswamy博士（机械工程）说，他是LLE的科学家，领导了第二项研究，探索在兆焦耳级激光器上使用直接驱动方法的影响，类似于NIF的大小。戈帕拉斯瓦米说，直接驱动集成电路框架是实现激光核聚变中热核点火和净能量的一种很有前途的方法。LLE首席科学家、机械工程系和物理与天文学系罗伯特-L-麦克罗里（Robert L. McCrory）教授里卡多-贝蒂（Riccardo Betti）说："最近这些实验取得成功的一个主要因素是开发了一种基于统计预测并通过机器学习算法验证的新型内爆设计方法。这些预测模型让我们能够在进行有价值的实验之前，缩小有希望的候选设计的范围。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

劳伦斯-利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）发表了一篇内容广泛的论

劳伦斯-利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）发表了一篇内容广泛的论文，证实了其 2022 年核聚变实验的有效性。在该实验中，多束激光聚焦在一个由氘和氚组成的球体上，首次在实验室中实现了核聚变点火。 标签: #核聚变 频道: @GodlyNews1 投稿: @GodlyNewsBot

可控核聚变重大突破：首次实现能量输出超过输入

可控核聚变重大突破：首次实现能量输出超过输入 美国能源部，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施在 12 月 5 日的实验中首次实现了聚变反应的净能量增益，即从聚变实验中产生的能量多于输入激光的能量输入 2.05 MJ（megajoules） 输出 3.15 MJ（兆焦耳）。可控核聚变被认为能提供无限的清洁能源。国家点火设施的这一突破距离实用还有很远的距离。它的工作原理是使用 192 台激光器将氢燃料球加热到超过 1 亿摄氏度，并施加逾 1000 亿倍地球大气气压的压力，使氢原子聚变并释放能量。这一过程模拟了太阳的核聚变。 来源 ， 来自：雷锋 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat 投稿：@kejiqubot

净能量激光聚变法正迈向商业化

净能量激光聚变法正迈向商业化 劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的NIF目标室核聚变动力的主要竞争者是托卡马克，它使用一个甜甜圈状的磁场将氢等离子体挤压和加热到巨大的压力和温度，其压力和温度是太阳中心温度的数倍。实现核聚变相对容易，任何氢弹或实验室工作台都能做到。最棘手的是实现核聚变，同时输出的能量大于输入的能量，这就是所谓的聚变点火。Xcimer 点火室劳伦斯-利弗莫尔国家实验室（LLNL）的国家点火装置（NIF）于 2022 年 12 月 5 日首次实现了这一目标。这包括将大量激光集中在一个由氘和氚组成的小冷冻颗粒上。这些组合光束的突然爆炸导致小球内爆并引发聚变反应，产生的能量超过了产生聚变反应所需的能量。迄今为止，NIF 产生的核聚变能量是点燃燃料的激光能量的 2.5 倍。起初，这似乎是一个巨大的突破，在许多方面也的确如此。遗憾的是，LLNL 的装置主要是为纯研究而设计的。它唯一的实际应用是进行核聚变实验，以确保美国核弹头的安全性和可靠性。它并不是作为实现实用核聚变发电厂的途径而设计的。这就是 Xcimer Energy 的用武之地。自 2022 年以来，这家总部位于丹佛的公司一直致力于将激光聚变概念转化为实用的动力源。其目标是生产出一种新型氪氟化物激光装置，它产生的激光能量比 NIF 高 10 倍，效率高 10 倍，每焦耳成本低 30 多倍。Xcimer 装置采用的技术最初是在 20 世纪 80 年代为美国战略防御计划（绰号"星球大战计划"）开发的，它将使用一个激光系统，产生超过 10 兆焦耳的能量。这将集中在较大的氘/氚颗粒上，这些颗粒更容易制造和处理，在点燃时能产生更大的能量。如果不加以利用，产生的能量就毫无用处，因此聚变室中流淌着熔融的锂盐，这不仅是为了保护聚变室壁不受中子的影响，从而减少维护，也是为了吸收能量并将其带走，以产生电能。其原理是，激光器站在 164 英尺（50 米）的距离上，通过两个小孔将光束聚焦到目标弹丸上。该系统的设计目的是只点燃少量燃料，从而产生点燃其余燃料所需的能量，就像火柴点燃纸张一样。这样做更有效、更经济。Xcimer 董事会成员马克-库普塔（Mark Cupta）说："核聚变对人类的益处从未如此清晰，也从未如此必要。Xcimer已经开发出一种改变游戏规则的惯性核聚变方法，并组建了一支由业内最聪明的人才组成的团队来执行这一方法。我相信，在我们的带领下，世界将最终看到这种变革性能源的商业化应用。" ... PC版： 手机版：

ITER宣布实验继续延期世界最大核聚变装置运行还要等

ITER宣布实验继续延期世界最大核聚变装置运行还要等 ITER是一个巨大甜甜圈形状的磁聚变装置，也被称为托卡马克。托卡马克利用磁场来控制超高温等离子体，从而诱导出核聚变。核聚变是两个或两个以上的轻原子核结合形成一个新原子核的反应，在这个过程中能释放出巨大能量。科学家认为核聚变是一种潜在可行的无碳能源，但成为现实还需要克服许多工程和经济方面的挑战。ITER项目之前的基线（时间框架和里程碑）是在2016年制定的。2020年，突如其来的全球疫情中断了ITER的大部分工作，导致项目进一步推迟。据《科学美国人》报道，ITER项目的成本是最初估计的四倍，最近数据显示项目开支超过220亿美元。在周三早些时候的新闻发布会上，ITER项目总干事彼得罗·巴拉巴斯基(Pietro Barabaschi)解释了项目推迟的原因和更新的项目基线。巴拉巴斯基说：“自2020年10月以来，我们已经向公众和利益相关者明确表示，2025年实现首次等离子体实验不再可能。”“新的基线已经重新设计，优先考虑如何启动研究操作。”巴拉巴斯基表示，新基线将降低操作风险，并为使用氘-氚的聚变反应设备做好准备。他说，与其在2025年进行“短暂、低能量的机器测试”，还不如将更多时间用于调试实验设备，并增加更多的外部加热能力。全磁能运行被推迟了三年时间，从2033年推迟到2036年。氘-氘聚变操作仍将按原计划在2035年前后进行，而氘-氚聚变操作将推迟四年，从2035年推迟到2039年。ITER由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等成员国出资建设。目前项目进展缓慢，成本也比最初预计的要高。本周早些时候，ITER组织宣布，托卡马克中用于约束等离子体的巨型磁铁环形磁场线圈已全部交付，这是项目启动20年来的一个重要时刻。这些17米高的巨型线圈将被冷却到零下269摄氏度，围绕在装有等离子体的容器周围，使ITER科学家能够控制内部的聚变反应。ITER基础设施的规模和投资金额一样庞大。目前现存最大的冷质量磁体是欧洲核子研究中心阿特拉斯实验的一个370吨部件，但ITER新交付的全部磁体冷质量为6000吨。ITER的预期目标是展示实现工业规模核聚变所需的集成系统，达到所谓Q≥10（核聚变装置输出能量与输入能量的比例）的科学基准，即为机器内的等离子体提供50兆瓦的加热功率，机器能输出500兆瓦的聚变功率；此外，设备稳态运行过程中能实现Q≥5。这些目标都不容易实现，但实验室环境中科学家用托卡马克和激光进行的核聚变实验，正在帮助人们逐步接近产生能量比反应本身所需能量更多的聚变反应。但核聚变在科学层面的可行性与满足全球能源需求的实际应用还存在巨大差异。人们老生常谈的是，核聚变能成为能源永远是50年之后的事情。它永远超越了当下技术，人们总是被告知“这次会不一样”。ITER项目的目的是验证核聚变能源的技术可行性，但重点并不在于经济可行性。对于人类来说，经济可行性是另一个棘手问题，核聚变发电不仅要成为一种技术上可行的能源，还要成为能并入电网的能源。巴拉巴斯基还提到，ITER托卡马克存放等离子体的容器内壁材料现在将从铍改成钨，“因为很明显，钨与未来的演示机器以及最终的商业聚变装置更相关。”事实上，早在今年5月份，法国超导托卡马克装置WEST就使用钨作为内壁材料，使等离子体维持了比太阳核心温度高3倍的时间长达6分钟。韩国的KSTAR托卡马克也用钨制成的材料取代了碳。正如此前报道的那样，核聚变是一个值得研发的领域，但让人类摆脱化石燃料、作为主要能源不应该依赖它。科学在进步，但核聚变永远是一场超长距离马拉松，而不是短跑。 ... PC版： 手机版：