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當?shù)貢r間12月5日上午1:03，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室使用192束強大的激光束擊中了只有胡椒大小的氫同位素的固體目標。實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，能量增益達到153%。

·美國能源部長詹妮弗·格蘭霍姆在一份聲明中稱，這一突破是一項“里程碑式的成就”。這項成果預計將可能幫助人類在實現(xiàn)零碳排放能源的進程中邁出關鍵一步。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室里的裝置。當?shù)貢r間12月13日，美國能源部官員宣布，由美國政府資助的加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室，首次成功在核聚變反應中實現(xiàn)“凈能量增益”，即聚變反應產(chǎn)生的能量大于促發(fā)該反應的鐳射能量。實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，能量增益達到153%。美國能源部長詹妮弗·格蘭霍姆在一份聲明中稱，這一突破是一項“里程碑式的成就”。這項成果預計將可能幫助人類在實現(xiàn)零碳排放能源的進程中邁出關鍵一步。

此外，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室主任金·布迪爾（Kim Budil）表示，如果想將這一成果商業(yè)化，核聚變技術仍有“重大障礙”需要克服，可能還需要幾十年的努力和投資。

核聚變反應是宇宙中的普遍現(xiàn)象，它是恒星（例如太陽）的能量來源。核聚變能也是全世界能源發(fā)展的前沿方向，被視為未來社會的“終極能源”。如果人類可以掌控這種能量，就能擺脫目前地球的能源與環(huán)境危機困擾。

耗資35億美元的美國國家點火裝置位于勞倫斯利弗莫爾國家實驗室，最初是為了通過模擬爆炸來測試核武器，后用于推進聚變能研究。占地面積有三個足球場大的NIF從2010年開始正式的點火實驗，美國用了10多年時間不斷沖擊點火目標，過程一波三折。

2014年，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家獲得成果，但當時產(chǎn)生的能量非常小，相當于一個60瓦的燈泡在5分鐘內消耗的能量。2021年8月，NIF在一次聚變反應中產(chǎn)生了1.37兆焦耳的能量，約為那次激光能量的70%，是世界上最接近凈能量增益的一次。

當?shù)貢r間2022年12月5日上午1:03，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室使用192束強大的激光束擊中了只有胡椒大小的氫同位素的固體目標。實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，能量增益達到153%。

核聚變工作原理。圖片來源：BBC美國科技媒體The Verge評價道，利用核聚變可能是革命性的——為人們提供豐富的能源，而不會受到溫室氣體排放或持久放射性廢物的有害副作用。然而，這樣做取決于克服巨大的工程障礙。經(jīng)過幾十年的實驗，這次宣布代表了對這些障礙之一的微小但重大的勝利。但是，要實現(xiàn)任何清潔能源夢想，還有很長的路要走。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室主任布迪爾在新聞發(fā)布會上說：“有了真正的投資和真正的關注，這個時間尺度可以更近。”“很長一段時間我們從未走近過，對嗎？因為我們需要這個基本的第一步。因此，我們今天處于一個很好的位置，可以開始了解下一步需要什么。”

首先，科學家需要能夠再次點火。布迪爾說，仍然要做很多事，“你必須能夠每分鐘產(chǎn)生許多很多聚變點火。”“不僅在科學方面，而且在技術方面都有非常大的障礙。”

一個障礙是，未來任何工作中使用的激光都需要更有效率。這次實驗中使用的國家點火裝置是世界上最大、能量最高的激光器，但它仍然基于20世紀80年代的技術。現(xiàn)代激光器效率更高，未來的努力可能會嘗試將新技術納入實驗。

“這表明這是可以做到的。越過這個門檻使他們能夠開始研究更好的激光器、更高效的激光器、更好的密封膠囊等。”布迪爾說，“我們需要私營部門參與其中。如此多的美國公共資金進入這一突破真的很重要，但為了使其達到商業(yè)水平，我們將采取的所有必要步驟仍然需要公共研究和私營研究。”

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室里的工作人員在作業(yè)。什么是核聚變？

核聚變是將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個很輕的核（或粒子）的一種核反應形式。兩個較輕的核在融合過程中產(chǎn)生質量虧損而釋放出巨大的能量，兩個輕核在發(fā)生聚變時因它們都帶正電荷而彼此排斥，然而兩個能量足夠高的核迎面相遇，它們就能相當緊密地聚集在一起，以致核力能夠克服庫侖斥力而發(fā)生核反應，這個反應叫做核聚變。

太陽和許多恒星的內部溫度高達千萬攝氏度以上，每時每刻都在發(fā)生著劇烈的核聚變反應。太陽每秒放出的能量約為3.9×10^26焦耳，雖然到達地球表面的僅為太陽每秒釋放能量的10億分之一，但這也是巨大的能量，正是這個能量，才使得地球上的一切生命活動成為可能。

核聚變能也是全世界能源發(fā)展的前沿方向，核聚變能由于其燃料來自海水、效率是化石能源的千萬倍、沒有長期的核廢料、沒有碳排放等特點，因此被視為未來社會的“終極能源”。如果人類可以掌控這種能量，就能擺脫目前地球的能源與環(huán)境危機的困擾。

可控核聚變所需要的原料是氫元素中的兩個同位素氘和氚。氘可從海水中提取，氚可以由地球上儲量非常豐富的鋰生成。一立方公里海水所含的氘經(jīng)過聚變反應產(chǎn)生的能量就相當于地球上所有石油儲備產(chǎn)生的總能量。

但人類若想要在地球上成功實現(xiàn)受控熱核聚變反應，從而獲得巨大能量，就必須創(chuàng)造三個必要條件。一是極高的溫度，以使氘氚燃料成為超過1億攝氏度的熱等離子體；二是極高的密度，以使氘氚原子核發(fā)生量子隧穿的概率變大，而且便于將聚變產(chǎn)生的阿爾法粒子能量留下來繼續(xù)參與核聚變反應；三是等離子體在有限的空間里被約束足夠長時間。

到目前為止，人類對受控核聚變的研究主要分為兩類。一是磁約束核聚變，也就是用特殊形態(tài)的磁場把氘、氚等輕原子核和自由電子組成的、處于熱核反應狀態(tài)的超高溫等離子體約束在有限的體積內，使它受控制地發(fā)生大量的原子核聚變反應，釋放出能量，典型的實驗裝置如中科院合肥物質科學研究院的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）。二是激光核聚變，這是以高功率激光作為驅動器的慣性約束核聚變，典型實驗裝置如我國的神光激光裝置和美國的國家點火裝置。