8月6日，根据《金融时报》所发布的消息，位于美国加州的Lawrence Livermore National Laboratory成功重现“核聚变点火”（fusion ignition）突破，再次在可控核聚变实验中实现“净能量增益”（net energy gain）。

去年12月，该实验室的科学家第一次在核聚变反应中实现了“净能量增益”，至于在今年7月30日的实验中，获得了比去年12月更高的“净能量增益”。

实验室的发言人表示，正在对结果进行分析，且计划在即将举行的科学会议和同行评审的出版物上报告这些结果。

这一突破性结果，是否意味着人类向实现零碳能源的目标迈出关键一步，离开清洁能源更近了？

什么是核聚变（nuclear fusion）？

简单来说，核聚变是模仿太阳的原理；是两个较轻的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。

核聚变所产生的能量非常大——是核裂变（nuclear fission）反应的四倍。理论上，只要有几克这些反应物，就有可能产生一太（万亿）焦耳（joule）的能量，这大约是发达国家一个人在60年内所需要的能量。

核聚变危险吗？

根据国际原子能机构（International Atomic Energy Agency, IAEA）核聚变物理学家Sehila González de Vicente，核聚变需要在极端的条件——也就是超过一亿摄氏度的温度，才能达到发生反应所需足够高的粒子密度，因此不可能出现“失控”链式反应。

此外，考虑到核聚变反应在几秒内就能停止，因此该过程本质上是安全的。她也补充说：“核聚变是自限过程：如果人们无法控制反应，它会自行停止。”

核聚变不会产生高放射性、长寿命的核废物；反之，它只产生低放废物，不会造成任何严重危险。因此，可控核聚变技术有望为人类提供近乎无限的清洁能源，帮助人类摆脱对化石燃料的依赖。

振奋人心的突破

自20世纪30年代人们认识到核聚变以来，科学家们一直在寻求复制和利用聚变。一开始时，这些尝试都是保密的；然而，人们很快就发现，这种复杂且昂贵的研究只能通过协作来实现。于是，科学家们在1958年所举行的第二届“联合国和平利用原子能国际会议”上，向世界公布了核聚变研究。

自此，物理学家们一直试图利用为太阳提供能量的核聚变反应，但直到去年12月，还没有任何研究小组能够从该反应中产生比其消耗更多的能量——这种情况也被称为点火（ignition）。

在很长的时间里，人类一直无法控制聚变的反应，除了对核聚变的可控之外，实现能量盈亏平衡也是另一大难题。

经过数十年的研究，Lawrence Livermore National Laboratory终于成功跨过了正能量增益这一里程碑：在不到10纳秒（1秒=10亿纳秒）的时间里，整个燃料球完成了它的聚变反应，并实现了超过1的能量增益。这项突破，无疑是一件振奋人心的事。

核聚变有多好用？

尽管许多科学家认为实现核聚变发电站还需要数十年的时间，但该技术的潜力却不容忽视。理论上，一小杯氢燃料就能为一栋房子提供数百年的电力，预计核聚变能够满足人类数百万年的能源需求。

更何况聚变燃料丰富且容易获得：氘（deuterium）可从海水中廉价提取，而氚（tritium）可以利用丰富的天然锂生产。重要的是，核聚变不会向大气中排放二氧化碳或其他温室气体，因此，如果在接下来的数十年里这项技术能够进一步拓展至商业化的水平，有朝一日可能对遏制气候变化和全球变暖起到至关重要的作用。

资料整理自：法广（RFI）、国际原子能机构（IAEA）、互联网

照片来源：国际原子能机构/M. Barbarino、NASA、Freepik