2022 年 12 月，经过十多年的努http://www.196nk.cn力和挫折，美国国家点火装置（NIF）的科学家们宣布，他们创造了一项世界纪录，产生的聚变反应释放的能量超过了消耗的能量--这种现象被称为点火。美国总统乔-拜登（Joe Biden）的政府希望在这一成功的基础上再接再厉，建立三个美国研究中心，以帮助推动这一科学的发展。

在位于加利福尼亚州利弗莫尔的美国国家点火装置中，192 道激光（如图所示为光束线）射入一个靶室（以蓝色标出），聚焦在一个装有氢同位素的胶囊上。图片来源：Damien Jemison/NIF/LLN

位于加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的体育场大小的激光设施在过去六次尝试中的四次都明确实现了点火目标，产生的反应压力和温度超过了太阳内部的温度。

LLNL实验室惯性约束聚变科学项目负责人、物理学家理查德-唐说："我感觉非常好，我认为我们都应该为这一成就感到骄傲。"

NIF的设计初衷并不是作为一座发电厂，而是在1992年美国停止地下武器试验后，作为重现和研究热核爆炸过程中发生的反应的设施。更高的核聚变当量已被用于推进核武器研究，同时也激发了人们对核聚变作为无限清洁能源的热情。美国国务卿约翰-克里上周在迪拜举行的 COP28 气候峰会上呼吁建立新的国际合作伙伴关系，以推进核聚变能源的发展，而负责监管 NIF 的美国能源部（DOE）也紧随其后，宣布了由 LLNL、纽约罗切斯特大学和科罗拉多州立大学科林斯堡分校领导的新研究中心。

弗吉尼亚州威廉玛丽大学的物理学家萨斯基娅-莫迪杰克（Saskia Mordijck）说，对许多人来说，建立核聚变实验堆是"信念的飞跃"，它的成功对核聚变研究界以及公众的看法都产生了真正的影响。

NIF的工作原理是向一个冰冻的氢同位素氘和氚颗粒发射192束激光，该颗粒装在一个悬浮在金圆筒内的金刚石胶囊中。由此产生的内爆将导致同位素熔合，产生氦和大量能量。2022 年 12 月 5 日，这些聚变反应首次产生了比激光束射向目标更多的能量，大约多 54%。

7 月 30 日，该设施创造了一项新纪录，当时激光束向目标提供了相同的能量--205 万焦耳，但这次内爆产生了 388 万焦耳的聚变能量，比输入能量增加了 89%。实验室的科学家们在 10 月份的两次尝试中都实现了点火（见"一年的进展"）。实验室的计算表明，6 月和 9 月的另外两次尝试产生的能量略高于激光器提供的能量，但不足以确认点火。

对于许多科学家来说，这些结果证实了实验室现在正处于一种新的运行机制中：研究人员可以反复实现他们追逐了十多年的目标。激光脉冲中的微小变化或钻www.196nk.cn石囊中的微小缺陷仍会让能量外泄，从而导致不完美的内爆，但科学家们现在已经更好地了解了起作用的主要变量以及如何操纵它们。

NIF负责这一系列实xTneUP验的首席设计师安妮-克里切尔（Anniwww.196nk.cne Kritcher）说："即使存在这些问题，我们仍然可以获得超过1兆焦耳的核聚变能量，这是好事。"

然而，从这里到向电网提供核聚变能量还有很长的路要走，NIF 虽然目前拥有世界上最大的激光器，但并不适合完成这项任务。该设施的激光系统效率极低，在一次点火尝试中，99% 以上的能量在到达目标之前就已损失殆尽。

开发更高效的激光系统是能源部新的惯性聚变能研究计划的目标之一。本月，该机构宣布将在四年内投入 4200 万美元建立三个新的研究中心，每个中心都将由国家实验室、大学研究人员和196世界之最行业合作伙伴共同参与，致力于实现这一目标和其他进展。

核聚变实验室实现"点火"：这意味着什么？

科罗拉多州立大学（Colorado State University）的物理学家卡门-梅诺尼（Carmen Menoni）是该中心的负责人。

迄今为止，政府对聚变能研究的大部分投资都投向了托卡马克装置，这种装置利用甜甜圈形"环"内的磁场来限制聚变反应。这是国际热核聚变实验堆（ITER）正在开发的方法，该实验堆是一个国际合作项目，将在法国圣保罗-勒兹-杜尔附近建造世界上最大的核聚变设施。托卡马克也是私营部门许多核聚变投资的重点，但也有数十家公司正在寻求其他方法，如激光核聚变。

梅诺尼说，开展专门的激光核聚变计划的时机恰到好处，如果没有 NIF 最近取得的成功，就不会有开展该计划的决定。她说："我们现在知道它能成功。我们需要时间将技术发展到可以建造发电厂的水平。"

回到 NIF，克里切尔最新的一系列实验将激光能量提高了 7%，理论上，这应该会带来更大的产量。10 月 30 日，该系列的首次实验是成功点火的实验之一。虽然没有打破纪录，但输入 2.2 兆焦耳的激光能量产生了 3.4 兆焦耳的聚变能量输出。

克里切尔将没有打破能量输出记录的原因归结为新激光配置的成长烦恼，新激光配置的目的是在相同的金圆筒中挤出更多的能量。在改用更大的圆柱体之前，她的团队将重点研究激光脉冲的变化，以产生更对称的内爆。她说："明年我们将进行四次实验。让我们拭目以待吧。"