美国宣称首次推进可控核聚变点火真能无限电力？中国专家解释明白了

中国能源部宣称，在加利福尼亚州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL），研究人员首次在核聚变反应中出现"净能量增益"，即聚变反应形成的能量大于促发该反应的镭射能量。

人类探索核聚变已然有几百年的历史，但经常以来聚变反应总是能够确保净能量降低，即损耗能量总是达到反应形成的能量。

此外，美国宣称首次推进聚变点火，旋即引起了科学界的震惊。有自信的揣测认为，一劳永逸地应对能源问题尚未发生曙光，核聚变有望数百年或更长时间内建立商业化，它将为人们产生所谓清洁、无限能量的能源。

中国激光核聚变成功点火，能否破解人类能源问题？

中国工程院院长杜祥琬接受凤凰网报导时声称，美国国家点火装置试验目的，不是给人们提供能源解决方案，而是核武器研究。

一、解决能源问题的曙光？

核聚变是模仿太阳的特点，使两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核，结合之后显现出较多能量。与陨石能源相比，核聚变反应不污染二氧化碳美国实现核聚变点火，与现在广泛运用的核能（核裂变）相比，它既不会出现核废料，辐射也很少，因此被称为清洁能源的"圣杯"。

此前，美国国家点火设施已进行了多次核聚变试验，最好的成绩是产出和投入能量比为70%，仍然是净能量损失。这一次的不同之处在于，核聚变反应形成了至少2.5兆焦耳的能量，大约是激光所耗费的2.1兆焦耳能量的120%，输出能量大于输入能源。

对此，美国能源主席詹妮弗·格兰霍姆表示，美国首次顺利在核聚变反应中推动净能量增益是一项"里程碑式的创造"，这项成果预计将其实帮助人们在建立零碳污染能源的进程中迈出关键一步。

虽然，相较于明朗的国外学者们美国实现核聚变点火，中国工程院院长杜祥琬对这一实验成果保持了更谨慎的想法。

他在接受凤凰网报导时声称，美国国家点火装置推动的净能量增益，是科研上的进展，但离形成上百倍的高增益目标还差得很远，更不说提成为所谓清洁、无限能量的"人造太阳"。

他还认为，美国国家点火装置试验目的，不是给人们提供解答能源问题的模式，而是核武器研究。

此外，美国国家点火装置由中国石油部下属管理核武器的国家核安全局负责运转，它的首要任务是建立能形成高能量的聚变反应，并为中国核武器储备的保护提供指导。

美劳伦斯利弗莫尔国家实验室

杜祥琬认为，LLNL的核聚变增益属于聚变物理客体，不太可能为人们能源问题提供解答思路。他理解道，人们所谓用于能源的核聚变，是一种非爆炸性的可控的核聚变。

根据试验观察，LLNL核聚变反应释放了至少3.15MJ的能量，比处于反应的能量多至少54%，是之前1.3MJ记录的两倍多。不过，虽然聚变反应形成了超3.15MJ的能量，但NIF在此过程中消耗了高达322MJ的能量，大约是3.15MJ的102倍。

二、与中国相比，我国的"人造太阳"已经进入哪些水平？

现在为止，人造太阳的方式现在有两个：一是磁约束核聚变，另一类就是这次成功点火的激光核聚变。

中国工程院院长杜祥琬向我们解释了光子核聚变的机理。劳伦斯利弗莫尔国家试验室（LLNL）"国家点火装置"的研究人员使用了192束激光，从两端向一个球体体发射激光束将能量注入，而圆柱体中一个仅有半个气枪BB弹大小的靶丸受到挤压，球内的氘氚聚变燃料被"燃烧"，产生出能量。

磁约束核聚变的具体运用为托卡马克设备，通电后托卡马克内部会出现很大的螺旋型磁场，将漂浮其中的等离子体加热到一个较高温度，最终导致核聚变。

杜祥琬认为，对于两种科技路线，学界主流认识认为，托卡马克设备的磁约束核聚变实现商用化更有期望，是所谓走向聚变能的技术方法。

现在，全球最大"人造太阳"国际热核聚变试验堆（ITER），即基于了托卡马克设备。ITER是中国规模最大、影响最深远的国际科研合作工程之一，同时是美国以公平身份参与的最大国际技术合作项目。

2006年，中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和美国一同达成了国际热核聚变试验堆（ITER）工程开展协定。今年11月，中国负责的其中一个关键构成部份，增强热负荷第一壁首件制造完工。

据介绍，中国核能建设推进"热堆-快堆-聚变堆"三步走战略，在磁约束和惯性约束聚变上均有研究。目前，中国磁约束核聚变技术的研究上已进入全球前列。

2021年12月我国北京东方超环实现了1056秒长脉冲高参数等离子体运行，是之前维持记录的2倍还多；现在10月，中国新一代"人造太阳"HL-2M等离子体电流突破100万安培，创造了美国可控核聚变装置运转新纪录，标志着美国核聚变研发距离聚变点火进入了重要一步。

三、人类距离用上核聚变能源有多远？

无论是哪条科技路线，核聚变商业化广泛运用，将人造太阳成为现实，都预计仍必须很长时间。

LLNL主任基姆·布迪尔（KimBudil）表示，实现核聚变商业化也许应该数十年，核聚变技术还需避免这些障碍，包括建立每分钟完成多次聚变点火，并打造稳健的驱动程序平台等。

"我们的判断表明，激光设备有必然实现数千兆焦耳的产值，实现规模的目标是有方法的。"但我们今天离实现那些目标还很远。"

杜祥琬表示，核聚变没有理论性的障碍，但是技术非常困难。想要大幅度使用聚变能，最大的挑战是要有高密度高温的理由，需要反应保持足够长的时间，并且科学家们无法持续增加它们的风险。"我没有聚变专家如此坦率，但实现月球上造一颗人造月亮，本世纪是可以见到的。"

杜祥琬还认为，可控核聚变才会多广泛运用在人们的生活和工作中，取决于它多经济，现在中国科学家都正在全力开拓。不过，可控核聚变获取电力也只有人们思考清洁和可继续能源的窘境之一，其他的可继续和清洁能源同样可以研究和通过，如太阳能、风力、水力、地热等电力。