“人造太阳”离我们有多远

核聚变领域取得了“里程碑式的突破”。当地时间12月13日，美国能源部宣布，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员首次成功实现了核聚变反应中的“净能量增益”，称这一重大科学突破将为未来国防和清洁能源的发展奠定基础。

有专家表示，尽管核聚变技术还远未走出实验室，实现商业化，但对帮助人类实现零碳排放意义重大。同时，核聚变有望解决核电的安全问题，因此美国和中国都在这一领域投入巨资。

零碳极限能源

劳伦斯利弗莫尔国家实验室首次在核聚变反应中成功实现“净能量增益”，即聚变反应产生的能量大于引发反应的激光能量。据悉，该实验向靶输入2.05 MJ的能量，产生3.15 MJ的聚变能量输出，比输入能量多50%以上。

核聚变反应是宇宙中的普遍现象，是恒星的能量来源。氘、氚(氢的同位素)等较轻元素的原子核相遇时，会汇聚合成较重的原子核，释放出巨大的能量。这个过程就是核聚变。由于与太阳产生能量的原理相同，一直被称为零碳能源的核聚变反应被称为“人造太阳”。

“人类利用原子能有两种方式：核裂变和核聚变。核裂变是将一个较重的原子核分裂成一个较轻的原子核并释放能量，在世界范围内已经广泛商业化。我们现在的核电站都是核裂变的形式。而核聚变则是将较轻的原子核聚合生成较重的原子核，并释放出巨大的能量。”厦大中国能源政策研究院助理教授魏武对《今日北京商报》表示。

由于实现可控核聚变所需的条件极其苛刻，人类技术目前还无法实现可控核聚变。核聚变能源也是世界能源发展的前沿方向，被视为未来社会的“终极能源”，对人类摆脱当前地球上的能源和环境危机具有重要意义。

这座耗资35亿美元的国家点火设施位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室，最初是为了通过模拟爆炸来测试核武器，后来被用于促进聚变能源研究。根据美国能源部的说法，该实验室的“国家点火实验设施”是世界上最大、最强大的激光系统，它利用超强激光束产生相当于恒星和巨行星核心以及核武器内部的温度和压力。

商业化还很遥远。

自20世纪50年代以来，物理学家一直试图证明聚变反应可以释放比输入更多的能量。厦大中国能源政策研究院院长林今日对北京商报记者表示，实现核聚变反应的“净能量增益”是一项重大技术突破，为未来核聚变发电的商业应用创造了条件。

美国能源部长詹妮弗格兰霍姆(Jennifer granholm)在一份声明中表示，这一突破是一项“里程碑式的成就”。这一成果有望帮助人类在实现零碳排放能源的进程中迈出关键一步。

美国能源部表示，要实现将方便、廉价的惯性约束聚变技术应用于家庭和企业发电的目标，还需要大量先进的科技实验。美国能源部正在重启一项惯性约束聚变发展计划，并将与私营部门协调合作，推动核聚变商业化的快速发展。

然而，实现“净能量增益”和建立“核聚变电站”可能需要几十年的时间。林说，这项技术还处于实验室阶段，离走出实验室还有很长一段时间。

魏武认为，如果受控核聚变能在未来几十年内实现技术突破并实现商业化，它将彻底改变人类能源生产的方式

“当然，即使未来可控核聚变可以商业化，但要将其成本降低到可以与其他能源竞争的水平，还有很长的路要走。”魏武说。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室主任金布迪勒也表示，如果要将这一成果商业化，核聚变技术仍有“重大障碍”需要克服，可能需要数十年的努力和投入。

技术和安全是制约因素。

核聚变有望成为一种更安全的核能利用方式。魏武说，受控核聚变在发电过程中不会产生核废料，即使发生严重事故也不会造成核泄漏，因此将能够解决核电发展的安全问题。

“核聚变在核反应堆熔毁的情况下是不会存在的，本质上是非常安全的。简单来说，核裂变反应堆的作用是控制能量释放的速度，避免失控；另一方面，核聚变需要为核聚变的发生创造条件。如果聚变燃料停止或者没有合适的高温条件，聚变反应就会自行停止。”第一光融合首席财务官大卫拜伦解释道。

长期以来，安全和技术问题一直制约着核电的发展。“公众一直担心核电的安全性，尤其是在日本和欧洲发生一些核事故之后。”林认为，事实上，核电比风电、光伏和火力发电更安全、更清洁，核聚变技术是推动绿色发展的一项至关重要的未来技术，对世界和中国都是如此。

在“人造太阳”领域，中国也在不断取得突破。今年10月，中国人造太阳装置(HL-2M)等离子体电流超过100万安培，创下中国可控核聚变装置运行新纪录，中国核聚变研发也从聚变点火向前迈进了一步。中国第四代核聚变实验装置EAST实现了加热功率超过10 MW，等离子体储能增加到300 kJ，等离子体中心电子温度首次达到1亿度。

“总体来看，中国经过这么多年的发展，聚变能的科学可行性已经得到证实，80%以上的关键技术已经积累。在国家和社会的大力支持下，中国聚变工程实验堆的建设和运行可以快速推进，预计未来30-50年将实现聚变能的实际应用。”中科院合肥研究院等离子体物理研究所副所长胡建生说。

北京商报记者方滨南袁泽瑞