在劳伦斯利弗莫尔国家实验室修补惯性约束聚变的科学家们再次预热并发射了大喇叭激光,再次在顶针大小的金核燃料盒内引发了短暂而爆炸的等离子体聚变反应。最新的一次发射发生在 7 月 30 日,由《金融时报》首先报道,再现了12 月突破性发射的能源收支平衡,但这次的能源产量更高。研究人员告诉《华盛顿邮报》,到目前为止,他们拒绝具体说明这项最新实验的净能量增益周日,他们将很快“在科学会议和同行评审出版物上分享研究结果”——但请放心,任何将笑脸放在反应堆点火点上的人的头骨和嫩脑肉都会受到极其可怕的破坏。才能遇见神。但这些研究人员追求的并不是末日武器,他们追求的是清洁且无限丰富的能源。受控等离子体聚变反应剩余能量的任何改善都将使人类更接近聚变能具有实际应用的未来,甚至可能包括商业能源生产。
不幸的是,清洁聚变能源作为化石燃料的替代品和解决人类贪婪能源消耗的解决方案仍然遥不可及。劳伦斯利弗莫尔实验室国家点火装置 (NIF) 的研究人员现在所做的就是证明并验证,利用激光、钻石和重氢同位素,有可能引发一种反应,通过原子聚变产生比原子聚变更多的能量。它消耗直接输入的能量。这可不是小事啊!如果以足够的、呃、大的、呃单位的形式收集这些剩余能源,理论上有一天可以用来为文明等事物提供动力。几十年来,科学家们一直在使用各种古怪的反应堆来寻找能量正聚变反应。NIF 现在已经做过两次了, NIF 所追求的方法——称为惯性约束聚变——需要大量的精炼和创造性的升级,才能产生你或我认为具有商业意义的剩余能量。反应发生在一个称为“黑腔”的镀金小圆柱体内,其大小约为小指尖。黑腔的内部镶有钻石;钻石内部是一个浸泡在氘中的微小泡沫球,氘是海水中丰富的重且稳定的氢同位素。黑腔由机械臂固定在一个看起来非常未来派的房间里。一位从事地球上最酷工作的科学家按下开关,192 束激光立即将黑腔送入地狱。在 12 月的拍摄中,192 束激光以 2.05 兆焦耳的能量轰击了黑腔。这种能量使黑腔过热并引起连锁反应,其高潮是爆炸,它以如此大的力量凝结氘,使其原子融合在一起形成更重的元素,释放出大量非常明亮和热的能量。在自持反应中,核聚变产生的能量足以引发进一步的聚变反应,在很大程度上消除了额外激光输入的需要,但这部分——更长的自供电反应和糟糕的产量——是,目前,这仍主要是理论上的。在此,反应在一道闪光中结束。空腔被惊人地消灭了;光谱仪和其他各种设备可以测量能量输出。当 12 月令人惊叹的大片拍摄完成时,它产生的聚变能量大约足以为一个白炽灯泡供电三天。消息人士透露《金融时报》称 7 月份的热量至少超过了 3.50 兆焦耳,这仍然只是照亮你走廊壁橱一周的一部分时间。 无论 NIF 研究人员在今年 7 月的拍摄中增加了多少产量,我们可能仍然谈论绝对能量很少。然后是这样的:麻省理工学院等离子体科学与聚变中心高能密度等离子体部门负责人 Johan Frenje 博士去年 12 月告诉《叛逃者》,NIF 需要大约 300 兆焦耳的电力来预热和运行。发射 192 个激光,将 2.05 兆焦耳的能量射入黑腔。Frenje 博士解释说:“对于 NIF 目前使用的激光技术来说,这是一个非常低效的过程。”他的团队与 NIF 研究人员合作,为他们的聚变实验提供诊断。部分原因是 NIF 早在 20 世纪 90 年代就升级到了目前的形式。Frenje 博士表示,这些惯性约束聚变实验是使用 30 到 40 年前设计和制造的激光器进行的。这不是一个可以甚至不应该用作商业反应堆原型的设施或反应堆。这是纯粹的实验。没有人准备好猜测完全运行的惯性约束聚变反应堆会是什么样子。当深不可测的热等离子体仅由内爆力“容纳”时,为任何维持的事物建立一个模型可能是一个挑战,更不用说自我维持了。内爆似乎是极其剧烈的反应。这是纯粹的实验。没有人准备好猜测完全运行的惯性约束聚变反应堆会是什么样子。当深不可测的热等离子体仅由内爆力“容纳”时,为任何维持的事物建立一个模型可能是一个挑战,更不用说自我维持了。内爆似乎是极其剧烈的反应。这是纯粹的实验。没有人准备好猜测完全运行的惯性约束聚变反应堆会是什么样子。当深不可测的热等离子体仅由内爆力“容纳”时,为任何维持的事物建立一个模型可能是一个挑战,更不用说自我维持了。内爆似乎是极其剧烈的反应。 但!NIF 使用过时的旧激光器实现了盈亏平衡,甚至超出了盈亏平衡点,如果说有什么不同的话,那就是这方面的进展有多大。例如:12 月份那次突破性的发射,使用了稍微糟糕的黑腔,从 2.05 兆焦耳的热输入中产生了 3.15 兆焦耳的聚变能。Frenje 博士解释说:“实际上,3.15 兆焦耳聚变能量射击的胶囊比 2021 年使用的胶囊要差一些。”他表示,反应高潮时的内爆过程可能会因胶囊中的微观缺陷而受到严重影响。由于瑞利-泰勒不稳定性,胶囊表面发生了变化。在聚变反应中,氘燃料向内推动的压力越均匀,最终的内爆力就越强大。但胶囊表面的“纳米级灰尘”会引起湍流,不可避免地降低产量。12 月的胶囊远非完美,但 NIF 研究人员正在研究“精密胶囊”,并进一步提高后续发射的激光效率。这些可能是 7 月份产量提高的原因。“如果我们能够建造像 2021 年拍摄的那样的太空舱,我不知道我们今天会是什么样子,”Frenje 博士对 12 月拍摄的成功感到高兴,他说道。“肯定会超过 3.15 兆焦耳。” 这些可能是 7 月份产量提高的原因。“如果我们能够建造像 2021 年拍摄的那样的太空舱,我不知道我们今天会是什么样子,”Frenje 博士对 12 月拍摄的成功感到高兴,他说道。“肯定会超过 3.15 兆焦耳。” 这些可能是 7 月份产量提高的原因。“如果我们能够建造像 2021 年拍摄的那样的太空舱,我不知道我们今天会是什么样子,”Frenje 博士对 12 月拍摄的成功感到高兴,他说道。“肯定会超过 3.15 兆焦耳。” 因此,这些发现是令人鼓舞和重要的,不仅是对于少数拥有更新的尖端激光器、旨在实现纳米级完美空腔的设施而言。对于开发磁约束聚变反应堆或托卡马克的科学家来说——自维持的上帝之息等离子云被极其强大的过冷电磁体所容纳,这是一种被认为非常接近可行的能源生产反应堆模型——NIF 的突破对于改进他们点燃和燃烧等离子体的方法至关重要,并将帮助中子诊断的发展,这是我非常了解的事情。尽管我想将聚变科学的现状解释为惯性约束聚变研究人员和磁约束聚变研究人员之间的不择手段的竞争,但将 NIF 的技术进步和科学突破视为人类的胜利可能是最好的结果。 |