人类朝受控核聚变更近一步

受控核聚变是人类安全利用核能的终极目标。美国研究人员１２日在英国《自然》杂志网络版上报告说，他们在受控核聚变的实验中取得一项关键进展，首次在核聚变实验“点火”时实现了能量“盈余”。

（图片：研究人员在实验中先将极少量的氢同位素核燃料均匀地裹在一个直径２毫米的球状颗粒上。）

首次实现能量盈余

多个轻原子核（如氘和氚）在超高温下相互聚合，可生成更重的新原子核（如氦），并释放出巨大能量。太阳持续“燃烧”就是典型的核聚变反应。人类已经实现了不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。但是要想让这种核聚变能量被有效利用，即实现受控核聚变，条件却非常苛刻。

引发核聚变反应首先要向核燃料中输入能量，即“点火”，只有让核聚变产生的能量超出“点火”所消耗的能量，才能将其作为有效的能量来源。太阳中心温度高达１５００万摄氏度，还有巨大的压力，而在地球上无法获得那么大的压力，要想“点火”，只有通过大幅度提高温度来弥补。

在美国利弗莫尔劳伦斯国家实验所去年秋天进行的一项实验中，研究人员使用全世界最强力的激光装置朝一个豆粒大小的目标发射激光，并触发了核聚变反应，在不到一秒钟的时间内释放出了巨大的能量。

研究人员报告说，他们在实验中先将极少量的氢同位素核燃料均匀地裹在一个直径２毫米的球状颗粒上，核燃料的厚度仅相当于一根头发丝，然后将小球装入一个微型“胶囊”。研究人员利用激光将“胶囊”迅速加热到比太阳还高的温度，使其内部发生剧烈爆炸，最终释放出的能量超出了整个实验所投入的能量，首次在完成“点火”时实现了能量“盈余”。

精准控制核燃料铺设

研究人员介绍说，此前的实验中发生内爆后球状颗粒通常会变形，降低了能量持续产生的效率，而他们取得这一新进展的关键在于更加精准地控制了核燃料在球状颗粒表层的铺设，使核聚变中产生的氦原子核可将能量再次转移至核燃料中，引发进一步的核聚变反应，从而产生更多能量。

最新实验结果标志着，在经历了数年的挫折和失败后，美国在这一项目上终于向前迈出了一步。这也给未来的商用核聚变反应堆提供了一个可行的模式。

英国卡勒姆核聚变能源中心主任史蒂文·考利说，这次实验表明，只要激光与利弗莫尔劳伦斯国家实验所使用的激光有类似尺度，就有可能实现“点火”。

（图片：研究人员在实验中用冷却定位臂操作裹有核燃料的球状颗粒。）

离真正受控核聚变仍遥远

上世纪５０年代，在第一颗氢弹引爆时，人们就意识到了核聚变的力量。但一直以来，控制核聚变并将其用于和平用途却要困难得多。核聚变是任何已知的产生能量过程中最高效的一种。核聚变燃料可以容易地从自然界获得，而且核聚变也几乎没有产生有毒副产品或发生核熔毁的风险。

尽管只持续了短暂一瞬，但美国科学家的实验还是重复了太阳制造能量的过程，创造出一颗“微型太阳”。这重新燃起了外界的希望，即核聚变或许有一天能成为地球上一种源源不绝的廉价能量来源。

不过研究人员指出，实验中所取得的能量“盈余”十分有限，要让核聚变反应持续发生，这一“盈余”必须达到实验所投入能量的百倍以上，因此受控核聚变真正为人类所用，仍是一个“十分遥远的希望”。（完）

（转载请注明来源：宣讲家网站71.cn，违者必究。）

责任编辑：蔡畅

文章来源：http://www.71.cn/2014/0219/759205.shtml