背景下的核聚變突破

上個月，位於加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 (LLNL) 的國家點火裝置 宣布 核聚變研究取得重大突破。 從那以後，很多人問我這個突破到底意味著什麼。

首先，讓我們討論一下核聚變的一些基礎知識。 今天的核電站基於核裂變，即將鈾 235 等重同位素分裂成兩種較小的同位素。 （同位素只是元素的不同形式）。

簡單來說，核裂變就像向同位素的中心發射一顆微小的子彈，使其變得不穩定並分裂。 當它分裂時，它會釋放出巨大的能量（質量和能量與愛因斯坦著名的方程式 E = Mc 相關²). 然後可以將這種能量轉化為電能。

然而，反對核裂變的主要理由之一是裂變的副產品具有高放射性，其中許多是長壽命的。 換句話說，除非妥善處理，否則它們會對生命構成威脅。 這些放射性副產品是一些人反對核電的原因。

核聚變是像我們太陽這樣的恆星的能量來源，它是不同的。 通過聚變，您可以迫使較小的同位素聚集在一起形成較大的同位素。 通常這涉及結合氫的同位素——最小的元素——形成氦。 這種反應比裂變反應釋放更多的能量，但更重要的是它不會產生任何長期的放射性副產品。 這就是為什麼核聚變通常被稱為能源生產的“聖杯”。

所以有什麼問題？ 那些小的氫同位素對聚變具有很強的抵抗力。 迫使它們融合需要巨大的壓力和高溫（就像太陽中存在的那樣）。 這與相對容易發生的核裂變截然不同。 因此，儘管核聚變可以在核武器中實現，但研究人員花了數十年時間試圖創造一種可用於能源生產的受控聚變反應。

多年來，已經宣布了許多“突破”。 上個月宣布的是，科學家們第一次從聚變過程中獲得的能量超過了他們必須投入的能量。以前實現聚變的努力需要比聚變反應產生的更多的能量輸入。

因此，這確實標誌著一個重大突破。 但我們離開發商用聚變反應堆還有多遠？

這是我用來放在上下文中的類比。 在通往商業航空旅行的道路上有許多里程碑。 萊特兄弟於 1903 年 16 月進行了歷史上第一次成功的動力飛行。距離第一次跨大西洋飛行還有 707 年。 但是，作為第一架廣泛成功的商用客機，波音 1958 直到 XNUMX 年才問世。

流傳已久的笑話一直是商業核聚變還有 30 年的時間。 實際上，這僅僅意味著我們仍然無法完全看到到達那裡的完整路徑。 最近的突破無疑是商業核聚變道路上的一個里程碑。 但我們可能還需要 30 年才能看到核聚變的商業實現。