核聚变惊天突破！1亿美元激光器将淘汰

想象一下，一种能源，它取之不尽用之不竭，不产生温室气体，只留下微乎其微的放射性废料。这就是人类追逐了半个多世纪的梦想——可控核聚变。一直以来，摆在科学家和工程师面前最大的难题并非能否实现聚变，而是如何让启动聚变反应的成本，低于我们最终销售电力的价格。这道经济学难题，远比物理学本身更具挑战性。然而，就在最近，一项来自美国太平洋聚变公司（Pacific Fusion）的最新进展，似乎为我们打开了通向经济高效聚变能时代的一扇大门。

核聚变发电，被誉为“人造太阳”，它承诺能全天候、大规模地产生电力，并且其运行模式与当前电网运营商熟悉的传统发电方式无缝衔接。全球许多新兴的聚变公司都将目光投向了本世纪30年代初至中期，期望届时能启动它们的第一个商业化聚变电厂。例如，美国联邦聚变系统公司（Commonwealth Fusion Systems）就对其技术充满信心，正在建造一座耗资数亿美元的巨型反应堆，预计明年方能开启运行，而核心的经济性问题目前仍待验证。

一些较晚成立的公司则认为，他们有机会以更低的成本建造核聚变电厂，这其中就包括了太平洋聚变公司。该公司日前宣布了其在美国桑迪亚国家实验室进行的一系列实验结果，他们表示这些成果将有望大幅削减其聚变方案中的部分昂贵组件。新媒网跨境获悉，太平洋聚变公司已独家向外媒分享了这些重要的实验发现。

太平洋聚变公司正致力于一种名为“脉冲驱动惯性约束聚变”（pulser-driven ICF）的技术路线。其核心原理与美国国家点火装置（NIF）进行的实验有相似之处。简单来说，就是以极快的速度压缩微小的燃料靶丸，这种剧烈的压缩会使靶丸内部的原子发生聚变，从而释放出巨大的能量。

但与国家点火装置主要使用激光来启动压缩不同的是，太平洋聚变公司选择利用强大的电脉冲。这些电脉冲会产生一个环绕燃料靶丸（其大小大约相当于铅笔橡皮擦）的强磁场，使其在不到千亿分之一秒的时间内被迅速压缩。该公司联合创始人兼首席技术官基思·勒谢恩（Keith LeChien）先生向外媒表示：“你压缩得越快，它就会变得越热。”

脉冲驱动惯性约束聚变的一个长期挑战在于，要使这一过程顺利进行，通常需要一个“预热”环节。为了让燃料靶丸内部达到足够高的温度以触发聚变反应，研究人员以往常常需要同时使用激光和磁场来对其进行预先加热。勒谢恩先生解释说：“这只是一点点能量，在压缩之前给它一点点推动，大约占总能量的5%到10%。”

然而，额外的激光系统和磁场设备，无疑增加了机器的初始复杂性、制造成本和后续维护需求，使得以具有竞争力的价格出售电力变得更加困难。这正是商业化核聚变道路上的一个重要障碍。

在桑迪亚实验室的实验中，太平洋聚变公司巧妙地调整了包裹燃料靶丸的圆筒设计，并优化了输送给它的电流。在触发聚变反应的强大电脉冲到来之前，他们允许一部分磁场提前渗透到燃料靶丸内部，从而在压缩之前对其进行预热。

勒谢恩先生进一步阐述道：“我们可以通过非常细微的改变，来调整这种圆筒的制造方式，让磁场在燃料被压缩之前渗入其中。”太平洋聚变公司将燃料装载在铝包裹的塑料靶标中。通过改变铝的厚度，他们可以精确控制有多少磁场能够到达燃料。

勒谢恩先生指出，这种外壳的制造需要一定的精度，但并非不可实现，其要求大约与生产.22口径子弹弹壳的精度相当。他补充说：“这是一项经过百年以上打磨、制造和完善的工艺。”这意味着，这项技术在工业化生产上具有可行性，为未来的大规模应用奠定了基础。

令人振奋的是，这些细微的调整并不会显著增加太平洋聚变公司需要输送到靶标的能量。勒谢恩先生解释说：“让磁场进入燃料中心所需的能量非常少，远不到1%。它在整个系统总能量中只占极小极小的比例，几乎可以忽略不计。”

消除独立的磁场预热系统，将能简化整个设备的结构和维护需求，这对整体成本会产生积极影响。但更重要的是，如果能彻底摆脱对激光预热的需求，成本削减将是巨大的。他提到：“要预热这类系统以实现高增益所需的激光系统，成本至少在1亿美元以上。”新媒网跨境认为，这一突破性进展，无疑为核聚变商业化的进程注入了一剂强心针，让清洁能源的未来变得更加触手可及。

勒谢恩先生还强调，类似这样的实验有助于完善公司的模拟模型，确保理论与实际世界中的情况相符。他说：“很多人都模拟过各种情况，然后说‘哦，这个会成功，那个也会成功’。但模拟、建造、测试，并让它真正成功运行，是完全不同的挑战。闭合这个循环是非常困难的。”这表明了太平洋聚变公司对科研的严谨态度，他们不满足于纸上谈兵，更注重实际验证，从而确保技术路线的可靠性。

在全球气候变化日益严峻、能源需求持续增长的背景下，寻求安全、清洁、可持续的能源解决方案已成为人类社会的共识。化石燃料的消耗带来了环境污染和地缘政治风险，而风能、太阳能等可再生能源虽然前景广阔，但其间歇性和储能问题仍待解决。核聚变，作为一种理论上可以无限提供清洁能源的终极方案，其研发进展一直备受瞩目。它利用原子核结合时释放的巨大能量，燃料来源（氘和氚）在海水中储量丰富，且反应产物基本无长期放射性，安全性也远超目前的核裂变技术。

全球范围内，科研机构和商业公司都在积极探索不同的核聚变技术路线。除了惯性约束聚变，还有磁约束聚变（如托卡马克装置和仿星器），它们都在努力克服各自的技术瓶颈。这些努力共同构成了人类对清洁能源未来不懈追求的宏大画卷。太平洋聚变公司的这一创新，代表着惯性约束聚变路线在商业化道路上迈出了坚实的一步，特别是其对成本控制的重视，触及了核聚变能否真正走向大规模应用的核心问题。

核聚变从实验室走向商业电厂，需要解决的不仅仅是科学问题，更有工程和经济问题。降低启动和运行成本，是决定其能否与现有能源形式竞争的关键。太平洋聚变公司的这项技术，通过巧妙的设计而非昂贵的设备来解决预热问题，无疑为整个行业提供了一个全新的思路。如果这种方法能够成功推广并应用于大型商业反应堆，那么未来的核聚变电厂将更加紧凑、建造周期更短、运营维护更简单，从而大大降低度电成本，使其在能源市场上具备强大的竞争力。

设想一下，在不远的将来，清洁、廉价的核聚变电力能点亮千家万户，驱动工业生产，甚至为星际探索提供动力。这不仅将彻底改变全球的能源格局，更将深刻影响经济发展、环境保护和人类文明的进程。虽然商业化核聚变电厂的全面普及还需要时间，可能正如业界普遍预测的那样，要到本世纪30年代甚至更晚，但每一步技术进步，都让我们离这个宏伟目标更近一步。太平洋聚变公司的最新成果，正是这漫漫征途上的一盏明灯，它照亮了前行的道路，也激励着全球科学家和工程师们继续为“人造太阳”的梦想而不懈奋斗。

展望未来，我们有理由对清洁、高效的核聚变能源抱有更坚定的信心和更美好的期待。

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本文来源：新媒网 https://nmedialink.com/posts/fusion-shock-100m-laser-dead.html