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(2023-08-10 11:39:37)
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试图驯服太阳的能量的美国科学家已经为可持续绿色能量的未来做出了第二次重大突破
Jenny McGrath
Wed, August 9, 2023 at 3:51 AM GMT+8
操作员检查国家点火设施目标室，在那里聚变点火实验发生。Jason Laurea/Lawrence Livermore National Laboratory
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在一个第二个成功的实验中，美国科学家说他们产生了一个比他们投进它的能量更多的能量的核聚变反应。
在几十年尝试后，这是历史上科学家已经第二次取得这样一个壮举，它可能迎来一个更清洁、可维持的能量的未来时代，与我们从来见过的任何东西都不一样。
为什么核聚变对全球能源需求是如此重要
我们在每天都看到行动中的太阳de 巨大的核聚变的力量。
在太阳的核，巨大的热和引力造成氢聚变成氦，每小时产生为2880万亿个灯泡一生电的足够能量。
在这里地球上创造那个同样的太阳力量是一个挑战，但如果我们要解决正在发生的全球能源危机值得这个努力。
按照国际能源署，专家预计全球电力消费将继续增长到2050年。油价上涨和尝试来遏制温室气体排放正在推动对可再生和绿色能源的需求。
聚变囊同时提供两者。
与化石燃料相比，聚变每公斤燃料产生2000万至1亿倍之间的能量。按照能源部，大约一克用于核聚变的燃料相当于2400加仑的
核聚变的燃料来源海水和锂也是丰富的，产生无碳能量。这意味着与化石燃料不同，核聚变不贡献到大气层中推动气候变化的温室气体。
能源部长詹妮弗·格兰霍姆（Jennifer Granholm）在2022年12月突破实验后说，“这一里程碑把我们重要的更近一步移向为我们的社会提供动力的零碳丰富的聚变能源的可能性”。
核聚变中的两大突破
2022 年 12 月，美国科学家从一个核聚变实验产生了 3.15 兆焦耳的能量------比用于为这个反应提供动力的 2.05 兆焦耳多 1.1 兆焦耳。
这是一个重大突破，从来第一次一个聚变实验产生一个能量过剩。但突破最近被篡夺。按照早期报告，最近的反应表现比最初的更好。
这两项实验都在劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施发生。
国家点火设施的192束激光束瞄准了一个空腔，它持有氘和氚胶囊。.Jason Laurea/Lawrence Livermore National Laboratory
《金融时报》报道，来自7月30日实验的早期结果显示了一个大于3.5兆焦耳的输出。
这几乎是1千瓦时。从这个角度看，许多能源之星洗衣机每年使用大约 100 kWh，因此 1 kWh 足以为其中一台洗衣机提供大约三个负载。
然而，在科学家准备发布更多细节并在同行评审的科学期刊上发表他们的结果之前该实验的成功需要额外的分析。
该实验室的公共代表保罗里恩在一封电子邮件声明中说，“按照我们的标准做法，我们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”。
为什么核聚变胜过核裂变
目前的核发电厂用裂变来制造能量。与将原子结合在一起以产生能量的聚变不同，裂变将原子分开。
裂变实际上是为原子弹提供动力的，原子弹最初是由奥本海默（J. Robert Oppenheimer）运营的曼哈顿计划开发出来。最终，科学家们学会了在反应堆中驯服裂变来产生能量。
然而，对一些人来说，最终目标不是裂变而是聚变反应堆。
聚变和裂变都会释放出大量的能量。但将两个氢核结合来形成氦并不会产生破开铀和钚做的相同的长寿命核废料。
虽然裂变创造一个连锁反应，但未来的核聚变反应堆不会，避免熔毁的风险。
按照国际原子能机构，聚变还能产生四倍于裂变的能量。
在核聚变革命之前科学家们仍有一些挑战
专家已经说，虽然国家点火设施似乎是在从它的核实验反复的产生额外的能量上，但在世界运行聚变反应堆之前前头仍有一些障碍。
要开始，国家点火设施方法需要放射性材料。它用一个氘和氚的微小胶囊、两种氢同位素和192个激光器。氚是放射性的，能源与环境研究所所长阿俊马克西佳妮争论氚的许多健康影响研究不足。
此外，曾就职于普林斯顿等离子体物理实验室的物理学家丹尼尔·贾斯比（Daniel Jassby）在2017年写道，聚变反应堆仍然产生会必须被掩埋的放射性物质。贾斯比写道，废物的放射性水平会是更低，但会是更多。
要为国家点火设施的激光器提供动力还要用大量的能量，这是科学家在扩大这个过程向电网供电之前需要来解决的一个问题。按照能源政策最近的一份报告，产量必须远更高，操作远更快。
甚至有新的突破，该技术也可能要用几十年能与当前的能源生产方法竞争。但这是迈向清洁能源未来的又一承诺的一步。
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