重大突破！科學(xué)家在美NIF中首次創(chuàng)造出“燃燒的等離子體”

要想通過核聚變來產(chǎn)生無限的清潔能源，科學(xué)家們必須要突破一項(xiàng)核心挑戰(zhàn)。即將燃燒的等離子體保持在1億攝氏度以上，并維持足夠長的時(shí)間，以便發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生能量。

近日，科學(xué)家們在美國點(diǎn)火裝置(NIF)中首次創(chuàng)造出“燃燒的等離子體”，在一個(gè)轉(zhuǎn)瞬即逝的時(shí)刻展示了燃料如何能提供反應(yīng)所需的大部分熱量。

自NIF于2009年首次投入使用以來，科學(xué)家們就一直在研究核聚變技術(shù)。該技術(shù)使用安裝在 10 層建筑內(nèi)的 192 臺(tái)激光器，將 1.9 兆焦耳的紫外線能量輸送到一個(gè)大約有滾珠軸承大小的燃料艙上。這會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力和溫度，使單獨(dú)的原子融合成氦，釋放出巨大的能量。

這模擬了在太陽內(nèi)部發(fā)生的反應(yīng)，但問題是在地球上實(shí)現(xiàn)這些反應(yīng)需要大量的能量來啟動(dòng)。這個(gè)領(lǐng)域的首要目標(biāo)是讓核聚變反應(yīng)成為主要的熱源，創(chuàng)造一種自我維持的核聚變形式和持續(xù)的能源生產(chǎn)。

最新研究朝著這一目標(biāo)邁出了關(guān)鍵的一步。科學(xué)家們對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了一些調(diào)整，其中包括增加聚焦在燃料上的激光能量，同時(shí)改變目標(biāo)的幾何形狀和激光束之間的能量傳輸方式。其結(jié)果是以一種新的方式來控制壓縮和加熱燃料的內(nèi)爆過程，從而創(chuàng)造出自熱等離子體。

研究人員表示，雖然等離子體的壽命僅為納秒級，但創(chuàng)造出燃燒等離子體是向核點(diǎn)火邁出的重要一步。

研究作者Alex Zylstra說：“幾十年來，聚變實(shí)驗(yàn)使用大量的‘外部’加熱使等離子體變熱來產(chǎn)生聚變反應(yīng)。現(xiàn)在，我們終于有了一個(gè)系統(tǒng)，可讓核聚變自身提供了大部分的加熱。這是通往更高水平的核聚變性能道路上的一個(gè)關(guān)鍵里程碑。”

該研究論文題為“Burning plasma achieved in inertial fusion”，已發(fā)表在《自然》期刊上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04281-w#:~:text=A%20burning%20plasma%20is%20one,plasma%20state%20in%20the%20laboratory.

標(biāo)簽： 等離子體 核聚變