美國宣佈核融合重大突破，首次達成淨能量增益、邁向零排碳「終極能源」的第一步

美國能源部昨晚宣佈，其下屬勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 (LLNL) 的一支團隊實現了實驗性核融合反應的「淨能量增益」，首度達成產出能量高於引發反應所用能量的「里程碑成就」，創造了歷史。

目前的核能發電，使用的都是核分裂的技術，而比核分裂更好的則是核融合的技術，既不產生會長久存在的放射性核廢料，而且可用氫等常見元素透過原子融合，產生近乎無限的能量。

太陽的能量就是來自於核融合，在這個熱核反應中，兩個氫原子碰撞並聚合成氦原子，氦的品質比原來的氫原子略小。在太陽的核心，每秒都在發生 6.2 億噸氫的核融合。

雖然人類長久以來都想要做出「人造太陽」，世界各國都有團隊在研究，但始終有些關卡無法突破，尤其是核融合過程本身也會消耗巨大的能量，該如何讓核融合反應釋放出的能量大於輸入的能量，而且讓這個過程可持續。

LLNL實驗室的「國家點火設施」（National Ignition Facility）使用近200具雷射將氫原子加熱到超過攝氏1億度的高溫及超過地球大氣層1000億倍的壓力。在此極端條件下產生一種稱為等離子（或稱電漿）的狀態，在這種狀態下氫原子會融合進而釋放出巨大能量，這與太陽發光發熱的原理相同。

而美國能源部表示，LLNL研究人員使用192道紫外線雷射束轟擊在攝氏逾300萬度高溫下處於離子狀態的氫，使之融合為氦，過程中釋放出中子和無碳能量。而在實驗過程中，驅動雷射的能量為2.1兆焦耳，核融合反應則產生約2.5兆焦耳，終於實現了能量淨增益，邁向「終極能源」的第一步。 

BREAKING NEWS: This is an announcement that has been decades in the making.
 
On December 5, 2022 a team from DOE's @Livermore_Lab made history by achieving fusion ignition.
 
This breakthrough will change the future of clean power and America’s national defense forever. pic.twitter.com/hFHWbmCNQJ

— U.S. Department of Energy (@ENERGY) December 13, 2022

先前四次復現全部失敗

其實，之前的科學家們，就曾見證過這一奇蹟。

2021 年 8 月，LLNL 曾宣佈了一項重大突破：破紀錄地產生了超過 10 兆瓦的能量 —— 雖然時長只有一秒不到。

裝置將最初的光子脈衝放大並分成 192 道紫外線雷射束後，在不到 40 億分之一秒的時間內以大約 1.9 兆焦耳的能量擊中目標（裝著冷凍的氘和氚），創造出只有在恆星和熱核彈中才能見到的溫度和壓力。

然而，在接下來進行的 4 次試驗中，都未能復現當時的結果。

其中效果最好的一次，也只達到了 8 月份實驗所產生能量的 50%。

對此，研究人員分析認為，由於目前正處於聚變「點火」的臨界點附近，所以不同實驗間微小、偶然的差異都會對結果造成巨大影響。

而現在，美國能源部長葛蘭何美東宣布了這項里程碑式的成就，代表過去五十年來科學界的努力，終於有了曙光，朝乾淨能源的方向又更進一步，也可以讓「零排碳」的目標帶來希望。