當?shù)貢r間12月5日上午1:03，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室使用192束強大的激光束擊中了只有胡椒大小的氫同位素的固體目標。實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，能量增益達到153%。

·美國能源部長詹妮弗·格蘭霍姆在一份聲明中稱，這一突破是一項“里程碑式的成就”。這項成果預(yù)計將可能幫助人類在實現(xiàn)零碳排放能源的進程中邁出關(guān)鍵一步。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室里的裝置。當?shù)貢r間12月13日，美國能源部官員宣布，由美國政府資助的加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室，首次成功在核聚變反應(yīng)中實現(xiàn)“凈能量增益”，即聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量大于促發(fā)該反應(yīng)的鐳射能量。實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，能量增益達到153%。美國能源部長詹妮弗·格蘭霍姆在一份聲明中稱，這一突破是一項“里程碑式的成就”。這項成果預(yù)計將可能幫助人類在實現(xiàn)零碳排放能源的進程中邁出關(guān)鍵一步。

此外，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室主任金·布迪爾（Kim Budil）表示，如果想將這一成果商業(yè)化，核聚變技術(shù)仍有“重大障礙”需要克服，可能還需要幾十年的努力和投資。

核聚變反應(yīng)是宇宙中的普遍現(xiàn)象，它是恒星（例如太陽）的能量來源。核聚變能也是全世界能源發(fā)展的前沿方向，被視為未來社會的“終極能源”。如果人類可以掌控這種能量，就能擺脫目前地球的能源與環(huán)境危機困擾。

耗資35億美元的美國國家點火裝置位于勞倫斯利弗莫爾國家實驗室，最初是為了通過模擬爆炸來測試核武器，后用于推進聚變能研究。占地面積有三個足球場大的NIF從2010年開始正式的點火實驗，美國用了10多年時間不斷沖擊點火目標，過程一波三折。

2014年，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學(xué)家獲得成果，但當時產(chǎn)生的能量非常小，相當于一個60瓦的燈泡在5分鐘內(nèi)消耗的能量。2021年8月，NIF在一次聚變反應(yīng)中產(chǎn)生了1.37兆焦耳的能量，約為那次激光能量的70%，是世界上最接近凈能量增益的一次。

當?shù)貢r間2022年12月5日上午1:03，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室使用192束強大的激光束擊中了只有胡椒大小的氫同位素的固體目標。實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，能量增益達到153%。

核聚變工作原理。圖片來源：BBC美國科技媒體The Verge評價道，利用核聚變可能是革命性的——為人們提供豐富的能源，而不會受到溫室氣體排放或持久放射性廢物的有害副作用。然而，這樣做取決于克服巨大的工程障礙。經(jīng)過幾十年的實驗，這次宣布代表了對這些障礙之一的微小但重大的勝利。但是，要實現(xiàn)任何清潔能源夢想，還有很長的路要走。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室主任布迪爾在新聞發(fā)布會上說：“有了真正的投資和真正的關(guān)注，這個時間尺度可以更近?！薄昂荛L一段時間我們從未走近過，對嗎？因為我們需要這個基本的第一步。因此，我們今天處于一個很好的位置，可以開始了解下一步需要什么?！?br/>

首先，科學(xué)家需要能夠再次點火。布迪爾說，仍然要做很多事，“你必須能夠每分鐘產(chǎn)生許多很多聚變點火?！薄安粌H在科學(xué)方面，而且在技術(shù)方面都有非常大的障礙?！?br/>

一個障礙是，未來任何工作中使用的激光都需要更有效率。這次實驗中使用的國家點火裝置是世界上最大、能量最高的激光器，但它仍然基于20世紀80年代的技術(shù)?，F(xiàn)代激光器效率更高，未來的努力可能會嘗試將新技術(shù)納入實驗。

“這表明這是可以做到的。越過這個門檻使他們能夠開始研究更好的激光器、更高效的激光器、更好的密封膠囊等?！辈嫉蠣栒f，“我們需要私營部門參與其中。如此多的美國公共資金進入這一突破真的很重要，但為了使其達到商業(yè)水平，我們將采取的所有必要步驟仍然需要公共研究和私營研究。”

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室里的工作人員在作業(yè)。什么是核聚變？

核聚變是將兩個較輕的核結(jié)合而形成一個較重的核和一個很輕的核（或粒子）的一種核反應(yīng)形式。兩個較輕的核在融合過程中產(chǎn)生質(zhì)量虧損而釋放出巨大的能量，兩個輕核在發(fā)生聚變時因它們都帶正電荷而彼此排斥，然而兩個能量足夠高的核迎面相遇，它們就能相當緊密地聚集在一起，以致核力能夠克服庫侖斥力而發(fā)生核反應(yīng)，這個反應(yīng)叫做核聚變。

太陽和許多恒星的內(nèi)部溫度高達千萬攝氏度以上，每時每刻都在發(fā)生著劇烈的核聚變反應(yīng)。太陽每秒放出的能量約為3.9×10^26焦耳，雖然到達地球表面的僅為太陽每秒釋放能量的10億分之一，但這也是巨大的能量，正是這個能量，才使得地球上的一切生命活動成為可能。

核聚變能也是全世界能源發(fā)展的前沿方向，核聚變能由于其燃料來自海水、效率是化石能源的千萬倍、沒有長期的核廢料、沒有碳排放等特點，因此被視為未來社會的“終極能源”。如果人類可以掌控這種能量，就能擺脫目前地球的能源與環(huán)境危機的困擾。

可控核聚變所需要的原料是氫元素中的兩個同位素氘和氚。氘可從海水中提取，氚可以由地球上儲量非常豐富的鋰生成。一立方公里海水所含的氘經(jīng)過聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量就相當于地球上所有石油儲備產(chǎn)生的總能量。

但人類若想要在地球上成功實現(xiàn)受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)，從而獲得巨大能量，就必須創(chuàng)造三個必要條件。一是極高的溫度，以使氘氚燃料成為超過1億攝氏度的熱等離子體；二是極高的密度，以使氘氚原子核發(fā)生量子隧穿的概率變大，而且便于將聚變產(chǎn)生的阿爾法粒子能量留下來繼續(xù)參與核聚變反應(yīng)；三是等離子體在有限的空間里被約束足夠長時間。

到目前為止，人類對受控核聚變的研究主要分為兩類。一是磁約束核聚變，也就是用特殊形態(tài)的磁場把氘、氚等輕原子核和自由電子組成的、處于熱核反應(yīng)狀態(tài)的超高溫等離子體約束在有限的體積內(nèi)，使它受控制地發(fā)生大量的原子核聚變反應(yīng)，釋放出能量，典型的實驗裝置如中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）。二是激光核聚變，這是以高功率激光作為驅(qū)動器的慣性約束核聚變，典型實驗裝置如我國的神光激光裝置和美國的國家點火裝置。