人类核聚变取得突破性进展：什么是核聚变？为什么如此重要？

北京时间12月14日上午消息，据报道，当地时间周二，美国能源部宣布，研究人员在核聚变方面取得了历史性突破，首次从一个实验性核聚变反应堆中获得了净能量增益，这让许多人对未来产生更多清洁能源充满了希望。

日前，美国加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施研究人员取得了这一突破对于许多人来说，核聚变可能是一个新概念，但科学家们自20世纪40年代以来就一直在研究它可是，研究人员面临着一个严峻的挑战:如何产生更多的能量，这几乎是一个不可逾越的挑战，直到今天

这一次，研究人员向靶输入2.05兆焦耳的能量，最终产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出，即产生的能量比输入的能量高出50%以上这也是研究人员首次在实验中实现有意义的能量增长

什么是核聚变。

核聚变是两种较轻元素结合形成一种较重元素的过程这与太阳提供能量的方式是一样的，即氢原子的质子在难以置信的高温下在核心发生剧烈碰撞，并融合在一起产生氦原子

在地球上，核聚变是通过融合元素氘和氚实现的氘在水中很丰富，尤其是在海洋中而氚的含量较低，主要存在于我们的大气中，是宇宙辐射的结果此外，氚也可以在核爆炸中产生，是核反应堆的副产品

太阳的巨大引力使其能够聚变氢原子，但要在地球上制造聚变，科学家需要施加约1亿摄氏度的极高压力和温度，这比太阳核心温度高10倍。

尽管有不同的方法来尝试产生核聚变，但劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施的研究人员使用了192束激光，聚焦在一个圆柱体的内壁上，该圆柱体带有一个非常小的胶囊装置，内含聚变燃料:氘和氚当激光击中目标时，他们会产生X射线，然后挤压燃料，在极短的时间内蒸发胶囊装置产生的冲击波会压碎氢原子，使它们融合并释放能量

虽然这次产生的能量非常小，大约3兆焦耳，但它标志着历史性的第一次核聚变能量，因为激光只发出略高于2兆焦耳的能量，即产生的能量比输入的能量高50%以上。

与现有的核能有何不同。

谈到核能，很多人可能会想到我们今天拥有的核反应堆但不同的是，这些反应堆使用的是核裂变

与裂变相反，聚变迫使原子聚集在一起，而核反应堆通过分离重原子来产生能量。

核聚变也能产生清洁能源与核反应堆不同，这一过程不会产生副产品，如核电站中发现的乏燃料棒

此外，与裂变不同，核聚变不会引起核熔毁，也不能用来制造核武器。

国际原子能机构也解释说，虽然氢弹确实使用聚变反应，但需要第二枚裂变弹来引爆。

核聚变为什么重要。

目前，地球正面临着几个世纪以来燃烧化石燃料造成的气候危机因此，洪水，干旱和海平面上升等现象将会加剧我们已经看到了这种情况的发生地球变得越暖和，这些灾难就会变得越严重

今天，地球已经变暖了大约1.2摄氏度根据2015年巴黎气候协定设定的目标，我们应该在本世纪末将其控制在1.5摄氏度以内，以减少与气候相关的灾害因此，科学家和工程师一直在努力开发高性价比的清洁能源

这就是核聚变的用武之地它不会产生有害的二氧化碳或甲烷，而且效率很高根据国际原子能机构的数据，每公斤燃料聚变产生的能量是裂变的四倍，是燃烧石油或煤炭的近400万倍

美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆周二在一份声明中表示:这是一项里程碑式的成就，它使我们更接近拥有丰富的零碳聚变能源，从而帮助人们解决人类一些最复杂和最紧迫的问题，包括提供清洁能源来应对气候变化。

聚变什么时候可以作为能源。

虽然这是历史上的第一次，但并不意味着我们已经做好了大规模生产能源的准备。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室负责人金·布迪尔表示，这一成果是人类有史以来解决的最重要的科学挑战之一可是时至今日，无论是科学还是技术都存在不小的障碍

布迪勒说，这只是一个实验结果要实现商业化的聚变能源，需要持续不断地产生这样的结果，而强大的驱动系统是实现这一点的必要条件她还补充说，虽然不像一些科学家之前预计的那样需要很长时间，但至少需要几十年才能开发出足够的基础技术来建造核聚变发电站

除了美国，其他一些国家也在研究核聚变在法国，有一个多方参与的国际热核聚变实验堆，这是一个重量达23000吨，高度近30米的大型核聚变反应堆计划10年左右开始运营

在加拿大，通用聚变等私人公司也在研究相关技术此外，中国，英国，德国的一些民营企业也在致力于聚变的研究