正向输出激光聚变方法迈向商业化
劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的国家点火装置目标室，该实验室基于激光的聚变方法于2022年12月实现了聚变点火。美国Xcimer公司向投资者和美国能源部募集了超过1亿美元的资金，用于开发一种高能激光系统，该系统将用于实际的核聚变发电厂。多年来，科学家和工程师们一直在追求将聚变能作为实用电源的梦想。虽然已经取得了令人瞩目的成就，但这一目标仍然遥不可及。然而，为人类提供所需或所想的一切清洁能源的前景是一个巨大的诱惑，不能不去追求。核聚变动力的主要竞争者是托卡马克，它利用一个环状磁场将氢等离子体挤压加热到巨大的压力和温度，其压力和温度是太阳中心温度的数倍。实现核聚变相对容易，任何氢弹或核研究实验室工作台都能做到。最棘手的是实现核聚变同时输出的能量大于输入的能量，这就是所谓的聚变点火。劳伦斯-利弗莫尔国家实验室（LLNL）的国家点火装置（NIF）于2022年12月5日首次实现了这一目标。聚变点火将大量激光集中在一个由氘和氚组成的小冷冻颗粒上。这些组合光束的突然爆炸导致小球内爆并引发聚变反应，产生的能量超过了产生聚变反应所需的能量。迄今为止，国家点火装置产生的核聚变能量是点燃燃料的激光能量的2.5倍。起初，这似乎是一个巨大的突破，在许多方面也的确如此。遗憾的是，劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的装置主要是为纯研究而设计的。它唯一的实际应用是进行核聚变实验，以确保美国核弹头的安全性和可靠性。它并不是作为实现实际核聚变发电厂的途径而设计的。这正是Xcimer公司可以大展身手的地方。自2022年以来，这家公司一直致力于将激光核聚变概念转化为实用电源。他们的目标是生产一种新型氪氟化物激光装置，它产生的激光能量比国家点火装置高10倍，效率高10倍，每焦耳成本低30多倍。Xcimer装置采用的技术最初是在20世纪80年代为美国战略防御计划（即“星球大战”计划）开发的，它将使用一个激光系统，产生超过10兆焦耳的能量。这将集中在较大的氘/氚颗粒上，这些颗粒更容易制造和处理，在点燃时能产生更多能量。如果不加以利用，产生的能量是无用的，因此聚变室中有熔融锂盐流过，这不仅是为了保护聚变室壁不受中子的影响，从而减少维护，还为了吸收能量并将其带走以产生电能。Xcimer公司的设想是，激光器将在164英尺（50米）的距离上，通过两个小孔将光束聚焦到目标颗粒上。该系统的设计目的是只点燃少量燃料，从而产生点燃其余燃料所需的能量，就像火柴点燃纸张一样——这样做更有效、更经济。Xcimer董事会成员马克·库普塔说：“核聚变给人类带来的好处从未如此明显，为此，Xcimer已经开发出一种惯性核聚变方法，并组建了一支由业内人才组成的团队来执行该方法。”他相信，激光聚变方式将让世界看到这种变革性能源的商业化应用。（航柯）