核聚變反應堆，似近實遠

　　■基思·約翰遜/杰夫·布魯姆菲爾

　　科學家們一直渴望著，可以掌控像太陽般制造能量的技術。值得欣慰的是，日前在美國加利福尼亞州北部勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室，科學家成功制造出一個“微型太陽”。

　　研究人員使用全世界最強力的激光聚變裝置——“國家點火裝置”(NIF)，朝一個豆粒大小的目標發射激光，觸發了核聚變反應，在不到一秒鐘的時間內釋放出了巨大的能量。

　　盡管它只持續了短暫的一瞬，但這項技術重新燃起了人們對核聚變反應堆的希望。即在未來的某一刻，我們或許可以利用該技術，輕易地制造并控制核聚變反應。

　　不過，這并不意味著，清潔的、無限的、安全的核能已經指日可待了。

　　勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的物理學家奧馬爾·哈瑞肯在2月12日發表研究結果時表示，實驗結果標志著，在全世界范圍內首次實現了核聚變反應產生的能量超過燃料吸收的能量。

　　核聚變始終受到科學家的追捧，是因為其產生的能源安全、清潔，且近乎無限。核聚變反應的原料是氫元素中的兩個同位素氘和氚，可以從海水中大量提取，可謂永不枯竭，反應后的產物既沒有二氧化碳等有害氣體，也沒有放射性核廢料，甚至不會發生類似核裂變反應堆所出現的核熔毀事故。

　　然而在經歷了數年的挫折和失敗后，核聚變的研究離實用仍舊遙不可及，更談不上商用。

　　核聚變源自恒星內部的自然反應。科學家要想成功模擬太陽內部的反應，就需要實現聚變物質在超高溫和超高壓狀態下相互融合，從而釋放出巨大的能量。

　　上世紀50年代，當第一顆氫彈引爆的那一刻，科學家就意識到了核聚變的力量，但一直以來，控制核聚變并用于和平用途卻是困難無比。

　　目前，科學家認為實現人工核聚變反應的方法有兩種。其一是“磁約束核聚變”， 利用磁場來約束溫度極高的等離子體，以使其反應。代表項目是七國聯合建設的國際熱核聚變實驗堆(ITER)。該項目的難點在于，受強大磁場約束的等離子體，依然會產生逃逸現象或變得不穩定。

　　另一種方法就是“慣性約束核聚變”， 通過激光產生的巨大壓強，使核燃料體積在極短時間內變小，密度變大，原子核發生聚變反應，釋放出能量。

　　勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的“國家點火裝置”是目前世界上最強大的激光器。美國能源部前期投入高達35.4億美元，于1997年開始建設，2009年建成。整個項目占地面積達1.6萬平方米，相當于三個足球場那么大。

　　早在2012年7月，該實驗室將192支高能激光器構成陣列發射紫外激光脈沖，雖然只維持了10億分之23秒，但產生的峰值功率達到500萬億瓦，相當于給定時間內全美耗電總功率的1000倍。

　　眼下，最新實驗的結果標志著，人類在核聚變項目上終于又邁出了堅實的一步。人類已經有能力通過強大脈沖激光“點火”，實現人工的熱核聚變，且核聚變反應產生的能量超過了燃料吸收的能量。為實用型核聚變反應堆提供了一個可行的模式。

　　但這離最終實現所謂的“點火”還差很遠。要達到建設多個可控核聚變反應堆，最終實現數百萬千瓦級核聚變發電站的目標，還需要考慮：點火后聚變產物的清理，如何實現有規律地不斷“點火”，如何實現鏈式核聚變反應等。

　　也許在現有的成果上，再經過幾十年的努力，我們可以實現可控的、商用的、成熟的激光慣性約束核聚變百萬千瓦級發電站。