創(chuàng)造一個人造太陽來產(chǎn)生巨大的、無窮無盡的清潔能源的想法已經(jīng)存在了幾十年，科學家們都想出了不同的方法。而在上海一個足球場大小的設施里，中國科學家正在向一對小小的金錐發(fā)射強大的激光束脈沖，試圖復制太陽中心的核聚變過程。
1.中國實現(xiàn)20年前尖端激光技術，將提供無盡可持續(xù)能源
這些圓錐體只有鉛筆頭一樣小，兩端很窄，彼此面對，并發(fā)射出氫等離子體。當兩股熱氣流在正確的時間和地點以正確的方式碰撞時，它們就會觸發(fā)聚變反應，這一過程最終可能提供無盡的可持續(xù)能源。
去年夏天，中國科學院北京物理研究所的張哲和他的同事在上海的神光二號激光設備上開始了他們前所未有的實驗。該項目得到了政府10億元的支持，到目前為止，研究小組已經(jīng)進行了三次測試，并計劃在下個月進行另一次測試。
上海神光二號激光設施/圖源：SCMP
張哲在周二的電話采訪中說：“我們的目標是實現(xiàn)可持續(xù)的核聚變。在發(fā)電方面，錐狀物可以大批量生產(chǎn)，并像子彈一樣裝在機器里，機器可以像加特林槍一樣旋轉和射擊”。
今年8月，美國國家點火裝置（NIF）的研究人員實現(xiàn)了比以往任何時候都高出8倍的能量輸出，這一突破給包括中國在內(nèi)的其他國家的研究團隊帶來了希望，也增加了壓力。該實驗使用地球上最大的一些激光發(fā)生器，將100多束極強的激光束對準單個目標，產(chǎn)生足夠的熱量使鏡子變形，但在重復射擊后也會降低精度。
而在中國，研究人員正在尋找一種更便宜、更簡單的方法，用較弱的激光實現(xiàn)核聚變。其中一個成果是1997年由中國著名物理學家、上海交通大學前校長張杰開發(fā)的雙錐點火方案。
相對較弱的激光束在單個目標上產(chǎn)生的等離子體不足以創(chuàng)造合適的聚變條件，但當兩個等離子體流相互撞擊時，氣體的溫度、密度和壓力將顯著增加，使兩個原子聚變?yōu)橐粋€，并在聚變過程中釋放能量。
這個想法在紙上停留了20年，因為所需的尖端激光技術還沒有實現(xiàn)。然而，中國科學家最近建造了一些世界上最強大的超快激光源，能夠在瞬間釋放相當大的能量。正是這些新技術為中國去年在上海的試驗鋪平了道路。
2.到2026年，中國新一代大型激光設施或將建成，成本遠低世界已有項目
張哲說：“金錐在核聚變后會蒸發(fā)，但在未來的電廠運行中，黃金的成本即使不可忽略，也將非常小，因為一粒黃金可以做成成千上萬個錐。”
在上海的實驗中，每個金色的圓錐花了幾百美元，而在NIF實驗中，每個目標花了幾十萬美元。張表示，我們正在一步一步地取得進展。到2026年，中國將建成或接近建成新一代大型激光設施。它們將把這項運動提升到一個全新的水平。
北京的一位核聚變科學家表示，與其他核聚變項目的投資相比，上海的研究預算很小。例如，世界上最大的聚變研究項目，法國南部的國際熱實驗反應堆(ITER)，估計預算為450至650億美元。
托卡馬克技術的機器/圖源：法新社
ITER使用的是激光聚變(也稱為慣性約束聚變)，而其最大競爭對手托卡馬克則是一種可以產(chǎn)生和捕獲帶有極強磁場的熱氣體的裝置，以便在內(nèi)部進行聚變。相關研究人員表示，托卡馬克通常被認為更適合大規(guī)模的電力生產(chǎn)，但最近在激光動力實驗方面的一些突破表明，雙錐計劃可能是一個強有力的候選方法。
他說：“在現(xiàn)階段，很難預測哪一種方法或哪個國家會贏得這場比賽，未來有太多不確定性。但最終，不同的技術、不同的國家可能需要團結一致，將聚變從夢想變成現(xiàn)實。”
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