好家伙！中沙兩國(guó)一挖美元墻角，美帝科技就有大突破，老美怕是掐著點(diǎn)來(lái)的吧？

這不，美國(guó)能源部將發(fā)布重磅消息，說(shuō)自家的國(guó)家點(diǎn)火裝置已實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，并產(chǎn)生了120%的凈能量增益。

雖然整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不到一秒，但是對(duì)于美國(guó)來(lái)說(shuō)，甚至對(duì)于世界來(lái)說(shuō)，就如同人類(lèi)實(shí)現(xiàn)登月一樣，都是不小的進(jìn)步。

(資料圖)

那么美國(guó)這個(gè)點(diǎn)火裝置到底有多厲害？中國(guó)有沒(méi)有類(lèi)似的裝置？

激光核聚變

想要在地球上實(shí)現(xiàn)核聚變，目前主流有這么兩種辦法。

第一種是利用磁約束來(lái)操控氫的同位素 - 氘和氚，使之能夠成等離子體，并加熱至1億攝氏度左右，使其相關(guān)碰撞，繼而發(fā)生聚變，并釋放能量。

著名的例子就是前蘇聯(lián)科學(xué)家搞出來(lái)的托卡馬克裝置，中國(guó)以這個(gè)作為基礎(chǔ)也弄出來(lái)一個(gè)純國(guó)產(chǎn)的磁約束裝置，取名為東方超環(huán)EAST，并在2021年取得不錯(cuò)的成績(jī)，甚至還創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。

第二種就是利用激光慣性約束弄出來(lái)的國(guó)家點(diǎn)火裝置。

不同于采用強(qiáng)磁場(chǎng)約束的托卡馬克裝置，這玩意是利用超高能的激光轟擊微小的核燃料，使其坍縮內(nèi)爆，以模擬太陽(yáng)內(nèi)部的環(huán)境。

同時(shí)核燃料經(jīng)過(guò)這么一轟擊，里面就會(huì)形成等離子體，但由于自身慣性還來(lái)不及向四周飛散，就被加熱到極高溫度并發(fā)生聚變反應(yīng)。

通常來(lái)說(shuō)，這樣的核燃料十分微小，小到什么程度呢？直徑只有2毫米，差不多是咱們?nèi)粘Ｒ?jiàn)到的黃豆一半大小。

而發(fā)射激光的裝置都是非常巨大的，比如美國(guó)這個(gè)點(diǎn)火裝置，由近200臺(tái)激光器組成，有三個(gè)足球場(chǎng)那么大。

它們會(huì)產(chǎn)生192束高能激光，并同時(shí)轟擊核燃料，以啟動(dòng)核聚變反應(yīng)。這就有點(diǎn)像用一大批高射炮打蚊子，內(nèi)部結(jié)構(gòu)要十分精準(zhǔn)巧妙才行。

為什么這次美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置實(shí)現(xiàn)的核聚變反應(yīng)，震驚了科技界？

這里要給大家科普一下，美國(guó)和我們的核聚變研究方向不一樣，美國(guó)是激光激發(fā)，而我們是磁激發(fā)。

不管美國(guó)還是中國(guó)，以前的成果都只局限于核聚變受控時(shí)間長(zhǎng)度，其消耗能量和輸出能量都是虧損的。

而這次美國(guó)的成果，是實(shí)現(xiàn)了能量盈利，即輸出能量高于消耗能量（20％）。也就是說(shuō)這個(gè)成果，實(shí)現(xiàn)了從如何實(shí)現(xiàn)可控核聚變技術(shù)到可用核聚變技術(shù)的飛躍。

美國(guó)這次的成果肯定是突破，但離實(shí)際應(yīng)用還早的很，保守估計(jì)最少也要30年。

中國(guó)核聚變裝置

那中國(guó)有沒(méi)有類(lèi)似的裝置？當(dāng)然也有，比如由中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程物理研究院合辦的高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，就制造出來(lái)多款激光核聚變裝置，并取名為神光系列。

在1985年，神光第一代系統(tǒng)就問(wèn)世了，當(dāng)年在運(yùn)行中成功進(jìn)行了激光打靶實(shí)驗(yàn)，取得重要的結(jié)果，也達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

該裝置輸出激光總功率為1萬(wàn)億瓦，而激光時(shí)間只有一秒鐘的十億分之一到百億分之一，可用透鏡聚焦到直徑約５０μｍ 的靶面尺寸上。可以產(chǎn)生千萬(wàn)度的高溫，強(qiáng)沖擊波和反沖擊壓力。

因此也是當(dāng)時(shí)中國(guó)規(guī)模最大的高功率釹玻璃激光裝置，這在國(guó)際上也為數(shù)不多，同時(shí)也標(biāo)志著中國(guó)在該領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

之后在2001年8月，我們又建設(shè)完成神光第二代系統(tǒng)，該裝置是由數(shù)百臺(tái)套激光單元和組件的集成，規(guī)模上比第一代擴(kuò)大了4倍，最高輸出功率1013W。就瞬時(shí)功率而言，比當(dāng)年全國(guó)發(fā)電量的總和還要大許多倍。

2015年又完成神光第三代系統(tǒng)，能夠?qū)?8路激光同時(shí)引導(dǎo)到30um核裝置實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，它的誕生也成為了世界上投入運(yùn)行的第二大激光驅(qū)動(dòng)器，僅次于美國(guó)，同時(shí)也是亞洲最大的高功率激光裝置。

而根據(jù)最新的消息，2020年我們又完成了神光第四代系統(tǒng)，它包含高達(dá)288路的高功率激光束，其總輸出功率為2MJ。

做個(gè)對(duì)比吧，美國(guó)這次實(shí)現(xiàn)核聚變突破的那個(gè)國(guó)家點(diǎn)火裝置，近200臺(tái)激光器的才產(chǎn)生192束高能激光。

從這一點(diǎn)看，中國(guó)的裝置跟美國(guó)相比，絲毫不遜色。

但美國(guó)這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻令人感覺(jué)到十分意外，那就是聚變反應(yīng)產(chǎn)生了大約2.5兆焦耳的能量，大約是激光所消耗的2.1兆焦耳能量的120%。

值得一提的是，雖然美國(guó)這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果有了，但是樣本和相關(guān)設(shè)備卻被破壞了，這會(huì)讓后續(xù)分析變得復(fù)雜，好嘛，這是要死無(wú)對(duì)證的節(jié)奏嘛？

目前來(lái)看，中國(guó)取得領(lǐng)先的技術(shù)是托卡馬克裝置關(guān)于耐高溫材料上的突破，這對(duì)于核聚變反應(yīng)堆裝置至關(guān)重要，反應(yīng)堆產(chǎn)生的超高溫環(huán)境，沒(méi)有兜能裝，也是毫無(wú)意義的。

至于光路線(xiàn)和磁路線(xiàn)哪一種更好，現(xiàn)在還不好說(shuō)，但中國(guó)目前是兩條腿都在走，機(jī)會(huì)概率總的來(lái)說(shuō)還是很大的。

關(guān)鍵詞： 國(guó)家點(diǎn)火裝置 托卡馬克 高能激光