能源新突破！美國科學家完成受控核聚變，未來能源將取之不盡？

進入21世紀以來，清潔能源的開發一直是全球各國努力的目標，為了防止大氣被污染，人們一直在想辦法將傳統的化石能源用其它清潔能源代替，於是很多人將目光放到了核能上。最常見的就是核電站，不過核電站中進行的是核裂變反應，威力更大能源利用率更高的核聚變目前只在氫彈上實現，並且是不受控制的核聚變反應。

但近日，根據國外媒體的最新報道，美國麻省理工學院（MIT）和美國科羅拉多州立大學 (CSU) 在實驗室內均實現了可控核聚變反應。目前受控核聚變有兩種，一種是慣性約束核聚變，也就美國科羅拉多州立大學通過激光實現的容積等離子加熱技術；另一種是磁約束核聚變，也就是美國麻省理工學院利用超導托卡馬克實現的可控熱核聚變。

科羅拉多州立大學的科學家利用激光來「點燃」核聚變反應原料，通過激光脈衝將能量耦合到納米靶中，納米靶中包含了核聚變反應所需要的原材料氚和氘，通過這種形式的短暫升溫來達到1.5億度的極端高溫，自然排斥的帶電粒子會被強行撞擊，從而實現真正意義上具有商業價值的可控核聚變反應。這種新型的激光點燃技術比原先的焦耳級激光器能夠撞擊更多的高能等離子體，升溫快而穩，更易控制。

磁約束核聚變是在一種環形容器中進行的，這種反應器我們稱之為托卡馬克裝置，也就是電影《鋼鐵俠1》中的方舟反應堆。美國麻省理工學院的科學家此次實現受控核聚變的關鍵是「超導磁體」，這種新型的超導磁體材料表面覆蓋稀有元素的氧化塗層（YBCO），磁場強度是普通磁場的4倍，是融合實驗室的10倍，將超導磁體環繞在托卡馬克裝置上，核聚變反應生成的帶電粒子在磁場中受到的束縛會更強，更容易被控制。

一個氕和氚發生聚變反應釋放17.6MeV的能量，一個鈾235裂變反應釋放大約200MeV的能量，將它們換算到同質量的反應物所釋放的能量：核聚變反應釋放的能量大約是裂變反應的4倍，聚變反應的原料可以從海水中提取，而裂變反應的原材料非常有限，大多是放射性元素。據資料記載，目前地球上可供使用的核反應原料，聚變原材料是裂變原材料的1000多萬倍！

目前，美國政府正考慮將激光點燃和托卡馬克裝置結合，將來可能會建造世界上第一座核聚變發電站，如果受控核聚變反應可以廣泛使用，那麼人類基本可以不用考慮能源問題了！

本文系第一科學原創，禁止抄襲轉載，參考文章已在《每日郵報》和科學雜誌上發表：A step towards limitless energy? Scientists zap tiny wires with lasers to create mini-nuclear fusion reactions at record efficiency

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！