国产一级a片免费看高清,亚洲熟女中文字幕在线视频,黄三级高清在线播放,免费黄色视频在线看

US scientists confirm 'major breakthrough’ in nuclear fusion

https://www.theguardian.com/environment/2022/dec/13/us-scientists-confirm-major-breakthrough-in-nuclear-fusion

Tue 13 Dec 2022 11.59 EST

Successful experiment could pave way for abundant clean energy in future, but major hurdles remain

By Ian Sample, Science editor

位于加利福尼亞州的'美國國家點(diǎn)火裝置實(shí)驗(yàn)室'的研究人員表示，聚變實(shí)驗(yàn)釋放的能量大于用于點(diǎn)火的高功率激光器泵入的能量，這是一項(xiàng)具有里程碑意義的成就，被稱為“點(diǎn)火”或“能量增益”。

盡管這項(xiàng)技術(shù)還遠(yuǎn)未達(dá)到用于商業(yè)發(fā)電的目的——也不會(huì)解決氣候危機(jī)——但科學(xué)家們稱贊這一突破成為“可以在地球上復(fù)制恒星式能量輸出的證據(jù)”。

白宮科學(xué)技術(shù)辦公室政策研究主任 Arati Prabhakar 博士說：“上周……研究人員向燃料顆粒發(fā)射了大量激光束，聚變點(diǎn)火釋放的能量多于激光發(fā)射的能量。這是堅(jiān)持不懈獲得重大成果的案例”。

核聚變?yōu)楹Ａ壳鍧嵞茉磩?chuàng)造了美好前景：聚變反應(yīng)不會(huì)釋放溫室氣體或放射性廢物。一公斤氘和氚的重氫同位素組成的聚變?nèi)剂咸峁┑哪芰肯喈?dāng)于 1000 萬公斤化石燃料。達(dá)到今天這個(gè)里程碑，人類整整用了70年。

周二，美國國家核安全局 (NNSA) 的 Jill Hruby 在宣布這一消息時(shí)，聲稱美國“邁出了可能徹底改變世界清潔能源的第一步”。

國家點(diǎn)火裝置實(shí)驗(yàn)室是位于加州圣何塞美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)巨大的建筑群。建設(shè)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室是為了以簡約和微型的方式重現(xiàn)核彈內(nèi)部能量釋放的過程，使美國能夠在不需要進(jìn)行核試驗(yàn)的情況下維持其核彈性能。

圖1. 從核聚變中產(chǎn)生額外的能量。繪制：The Guardian. 來源：勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室

此外，這些微縮實(shí)驗(yàn)也是邁向清潔聚變能源的基石。為實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，研究人員將多達(dá) 192 束巨型激光發(fā)射到一個(gè)稱為“空腔（hohlraum）”的、一厘米長的、金制圓柱體中。巨大的能量將容器加熱到超過三百萬攝氏度（這個(gè)數(shù)字可能是錯(cuò)的？3億度差不多，譯注）——比太陽表面還熱——然后，激光產(chǎn)生的 X 射線照射空腔內(nèi)部胡椒粒大小的燃料顆粒。

X 射線剝離了顆粒的外殼，并引發(fā)了類似火箭的內(nèi)爆，將溫度和壓力推向了只有在恒星、巨行星和核爆炸中才能看到的極端環(huán)境。內(nèi)爆達(dá)到每秒 400 公里的速度，導(dǎo)致氘和氚聚變。（真正激發(fā)核聚變的實(shí)際上是 X 射線，高能激光在金屬壁上的反射碰撞所能產(chǎn)生的 X 射線是有限的，因此這個(gè)實(shí)驗(yàn)所輸入的能量仍有很大的部分是被浪費(fèi)掉的，因此，未來還有很大的想象空間。譯注）

根據(jù)愛因斯坦方程 E=mc²，每對聚變的氫核都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較輕的氦核，減少的質(zhì)量轉(zhuǎn)換為爆發(fā)的能量。氘很容易從海水中提取，而氚可以從地殼中的鋰提取。

在最新的實(shí)驗(yàn)中，研究人員輸入了 2.05 兆焦耳的激光能量，輸出能量大約為 3.15 兆焦耳——增益約為 50%，這表明顆粒中的聚變反應(yīng)正在推動(dòng)進(jìn)一步的核聚變。核安全局的 Marvin Adams 博士說：“這個(gè)反應(yīng)所持續(xù)的時(shí)間比光傳播一英寸的時(shí)間還少?！?/span>

然而，利用核聚變進(jìn)行商業(yè)發(fā)電仍然存在巨大的障礙。雖然顆粒釋放的能量多于激光器輸入的能量，但這個(gè)計(jì)算不包括為激光器供電所需的 300 兆焦耳能量。國家點(diǎn)火裝置實(shí)驗(yàn)室激光器大約每天發(fā)射一次，但實(shí)用化的商業(yè)發(fā)電需要每秒加熱目標(biāo) 10 次。另外，還有成本問題。實(shí)驗(yàn)中使用的那些設(shè)備要花費(fèi)數(shù)萬美元，但對于一個(gè)可行的發(fā)電廠來說，只能接受幾便士的成本。另一個(gè)問題是如何將能量轉(zhuǎn)化為熱量。

勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室主任 Kim Budil 博士說，只要有足夠的投資，“再有幾十年的研究才可以讓我們有能力建成商業(yè)發(fā)電設(shè)施”。她補(bǔ)充說，英國牛津郡歐洲核聚變設(shè)施 JET (聯(lián)合歐洲環(huán)) 所使用的替代技術(shù)^[1] 可能會(huì)更快實(shí)現(xiàn)商業(yè)發(fā)電的目標(biāo)。

牛津大學(xué)物理學(xué)教授兼牛津高能量^[2]密度科學(xué)中心主任賈斯汀·沃克 (Justin Wark ) 說，“從某種意義上說，一切都在改變；但另一方面則可能是，一切都沒有改變，這個(gè)結(jié)果證明了大多數(shù)物理學(xué)家一直相信的——在實(shí)驗(yàn)室中聚變是可能的。然而，制造商業(yè)反應(yīng)堆需要克服的障礙是巨大的，絕不能低估?！?/span>

他補(bǔ)充道，問克服這些挑戰(zhàn)需要多長時(shí)間就像問萊特兄弟在首次飛行后制造一架飛機(jī)橫渡大西洋需要多長時(shí)間。“我知道每個(gè)人都希望將此視為解決能源危機(jī)的最佳解決方案。但事實(shí)并非如此，無論誰肯定地說是，那都是誤導(dǎo)”。

“核聚變不太可能在足夠短的時(shí)間內(nèi)解決我們當(dāng)前的氣候變化危機(jī)，因此我們在這方面的努力絕不能放松?！?/span>

“最新的結(jié)果還表明，最基本的科學(xué)原理是有效的——物理定律證實(shí)我們沒有選擇錯(cuò)誤目標(biāo)——問題是技術(shù)和經(jīng)濟(jì)。正如諾貝爾獎(jiǎng)獲得者原子物理學(xué)家尼爾斯·玻爾 (Niels Bohr) 曾經(jīng)說過的那樣：預(yù)測是非常困難的，尤其是對于未來的預(yù)測?！?/span>

英國倫敦帝國理工學(xué)院核材料專業(yè)讀者 Mark Wenman 博士稱這一成就是“了不起的科學(xué)突破——這是 70 年以來各種嘗試都沒有取得的成就”。他進(jìn)一步表示：“但如何從系統(tǒng)中獲取能量，如何將能量維持足夠長的時(shí)間以發(fā)揮作用，如何擴(kuò)大這種能量，以及這種能量是否足夠便宜以與其他能源競爭，仍然存在挑戰(zhàn)?！?span>?

外部鏈接：