研究人员首次从核聚变中产生的能量超过了用于驱动核聚变的能量,有望进一步发现清洁能源和核武器管理

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美国能源部(DOE)和美国能源部国家核安全局(NNSA)今天宣布,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)实现了聚变点火,这是几十年来取得的重大科学突破,将为国防进步和清洁能源的未来铺平道路。
美国能源部

华盛顿特区。-美国能源部(DOE)和美国能源部国家核安全局(NNSA)今天宣布,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)实现了聚变点火,这是几十年来取得的重大科学突破,将为国防进步和清洁能源的未来铺平道路。12月5日,LLNL国家点火设施(NIF)的一个团队进行了历史上第一次受控聚变实验,以达到这一里程碑,也称为科学能量收支平衡,这意味着聚变产生的能量比用于驱动聚变的激光能量更多,这是第一项此类成就,将为支持国家核安全局的库存管理计划提供前所未有的能力,并将为清洁聚变能源的前景提供宝贵的见解,这将改变实现拜登总统净零碳经济目标的努力。

“这对国家点火设施的研究人员和工作人员来说是一个里程碑式的成就,他们将自己的职业生涯奉献给了聚变点火成为现实,而这一里程碑无疑将激发更多的发现,”他说美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆“拜登-哈利斯政府致力于支持我们的世界级科学家,如NIF的团队,他们的工作将帮助我们解决人类最复杂和紧迫的问题,如提供清洁能源以应对气候变化,以及在不进行核试验的情况下保持核威慑力量。”

他说:“一个多世纪以来,我们对核聚变有了理论上的理解,但从知道到做的过程可能是漫长而艰巨的。今天的里程碑表明,我们可以用毅力做什么。”总统科学技术首席顾问、白宫科学技术政策办公室主任阿拉蒂·普拉巴卡博士.

“2022年12月5日星期一是科学史上具有历史意义的一天,这要归功于利弗莫尔实验室和国家点火设施不可思议的人员。为了取得这一突破,他们为国家核安全局的库存管理计划揭开了新的篇章,”NNSA管理员Jill Hruby“我要感谢支持国家点火设施的国会议员,因为他们对有远见科学的承诺的信念对我们的使命至关重要。我们来自DOE国家实验室周围的团队和国际合作伙伴向我们展示了合作的力量。”

“在实验室中追求聚变点火是人类所面临的最重大的科学挑战之一,实现这一目标是科学、工程,尤其是人类的胜利,”LLNL董事Kim Budil博士说。“跨越这一门槛是推动60年专注追求的愿景,这是一个不断学习、构建、扩展知识和能力,然后寻找克服新挑战的方法的过程。这些是美国国家实验室创建时要解决的问题。”

“这一惊人的科学进步使我们的未来濒临绝境,不再依赖化石燃料,取而代之的是新的清洁聚变能源,”美国参议院多数党领袖查尔斯·舒默说。我赞扬劳伦斯·利弗莫尔国家实验室及其在我国惯性约束聚变(ICF)项目中的合作伙伴,包括纽约罗切斯特大学激光能量学实验室,取得了这一突破。要使这个未来的清洁能源世界成为现实,需要我们的物理学家、创新工作者和美国能源部资助的机构中最聪明的人才,包括罗切斯特激光实验室,这就是为什么我今天还自豪地宣布,我帮助获得了今年《国防授权法案》中最高的6.24亿美元授权,用于ICF项目,以实现这一惊人突破。”

他说:“经过十多年的科技创新,我祝贺劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和国家点火设施的团队取得了历史性成就。”美国参议员戴安·范斯坦(CA)“这是融合中令人激动的一步,劳伦斯·利弗莫尔和NIF的每个人都应该为这一里程碑式的成就感到骄傲。”

“这是一项历史性、创新性的成就,建立在几代利弗莫尔科学家的贡献之上。今天,我们的国家站在他们的共同肩上。我们还有很长的路要走,但这是关键的一步,我赞扬美国。能源部和所有为这一有希望的突破做出贡献的人,这将有助于为美国和人类创造更光明的清洁能源未来。”美国参议员杰克·里德(RI)参议院军事委员会主席。

他说:“这一重大科学突破是清洁能源未来的里程碑。”美国参议员亚历克斯·帕迪拉(加利福尼亚州). “虽然在利用聚变能源潜力方面还有更多工作要做,但我为加利福尼亚科学家继续在开发清洁能源技术方面发挥领导作用而感到骄傲。我祝贺劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家致力于清洁能源的未来,我致力于确保他们拥有所有的技术他们需要工具和资金来继续这项重要的工作。”

“这是一件大事。我们可以庆祝国家点火设施的另一项性能记录。这一最新成就尤其引人注目,因为NIF使用的球状对称目标比2021年8月的实验中的球状不对称目标要少,”他说美国众议员Zoe Lofgren(CA-19)“这一重大进展展示了聚变能源商业化的未来可能性。国会和政府需要充分资助并适当实施最近的CHIPS和科学法案中的融合研究条款,可能还有更多。第二次世界大战期间,我们精心策划了曼哈顿项目,以期及时取得成果。当今世界面临的挑战比当时更大。我们必须加倍努力,加快研究,探索聚变所承诺的清洁、无限能源的新途径。”

“我很高兴NIF——美国最尖端的核研究设施——实现了聚变点火,有可能在未来提供一种新的清洁和可持续的能源。这一突破将确保我们核储备的安全性和可靠性,开辟科学的新领域,并推动朝着未来几十年为我们的家庭和办公室供电的新方法。”美国代表埃里克·斯瓦威尔(CA-15)“我赞扬科学家和研究人员的辛勤工作和献身精神,他们取得了这一重大科学成就,我将继续推动为NIF提供强有力的资金,以支持聚变研究的进展。”

LLNL的实验通过向目标提供2.05兆焦耳(MJ)的能量,超过了聚变阈值,从而产生3.15兆焦的聚变能量输出,首次证明了惯性聚变能量(IFE)的最基本科学基础。仍然需要许多先进的科学和技术发展来实现简单、负担得起的综合实地演练,为家庭和企业供电,能源部目前正在美国重新启动基础广泛、协调一致的综合实地演习计划。结合私营部门的投资,有很大的动力推动融合商业化的快速进展。

聚变是两个轻核结合形成一个较重的单核,释放出大量能量的过程。20世纪60年代,LLNL的一组先驱科学家假设激光可以在实验室环境中用于诱导聚变。在物理学家约翰·努科尔斯(John Nuckolls)的领导下,这一革命性的想法成为惯性约束聚变,开启了60多年来在激光、光学、诊断、目标制造、计算机建模与仿真以及实验设计方面的研究和发展。

为了追求这一理念,LLNL建造了一系列越来越强大的激光系统,从而创造了NIF,这是世界上最大、最具能量的激光系统。NIF位于加利福尼亚州利弗莫尔的LLNL,它有一个体育场那么大,使用强大的激光束来产生温度和压力,就像恒星和巨行星核心以及核武器内部爆炸的温度和压力一样。

LLNL员工以及DOE洛斯阿拉莫斯国家实验室、桑迪亚国家实验室和内华达州国家安全现场的无数合作者的献身精神使点火成为可能;通用原子;学术机构,包括罗切斯特大学激光能量学实验室、麻省理工学院、加州大学伯克利分校和普林斯顿大学;国际伙伴,包括联合王国原子武器机构和法国替代能源和原子能委员会;以及DOE、NNSA和国会的利益相关者。

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