据英国《金融时报》网站报道，7月30日，美国加利福尼亚劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)科学家在美国国家点火装置(NIF)上开展的一项实验中，成功实现了激光驱动核聚变点火——聚变产生的能量多于激光输入的能量，继2022年12月之后，核聚变反应再次实现净能量增益!

关于美国实现的净能量增益，有媒体将其誉为本世纪以来最重大的技术突破。对此，中国工程院院士、惯性核聚变专家杜祥琬认为，该突破确实是一个重大进步，具有科学意义，但是当前离实现高增益的核聚变商业规模发电，还存在无法跨越的技术障碍。

可控核聚变的两条技术路线

目前，在地球上实现可控核聚变主要有激光惯性约束和磁约束核聚变两大技术路线。

激光惯性约束核聚变是采用激光作为驱动器压缩氘氚燃料靶球，在高密度燃料等离子体的惯性约束时间内实现核聚变点火燃烧。这也是美国LLNL采取的技术路线。

磁约束核聚变是采用强磁场约束等离子体的方法，把核聚变反应物质控制在“磁笼子”里。托卡马克装置是实现磁约束核聚变的理想容器，国际热核聚变实验反应堆计划(ITER)的目标就是建造最大、最复杂的托卡马克装置，以验证核聚变能源的科学和工程可行性。

自2022年以来，美国不断传来好消息，LLNL在激光惯性约束核聚变实验中两次实现净能量增益。

美科学家第二度达净能量增益

8月6日，美国加利福尼亚劳伦斯·利弗莫尔（Lawrence Livermore）国家实验室宣布，该实验室的核聚变装置——国家点火装置在7月30日的实验中，第二次在核聚变反应中实现了净能量增益。

而仅仅就在7个月之前，2022年12月，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室就实现了人类历史上第一次核聚变净能量增益。

实验室使用192束激光击中了只有胡椒大小的氢同位素固体目标。

实验向目标输入了2.05兆焦耳的能量,产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出,能量增益达到153%。

当时,中国科学技术大学等离子体物理与聚变工程系副主任吴征威表示,美国建设NIF的初衷不是为了发电,而是为了模拟核爆炸。

他认为,NIF目前还没有针对连续获取聚变产生热量的完整设计;在走向未来的潜在商业化途中,NIF采用的技术方案需要考虑激光等设施本身高昂的建设和运行成本。

吴征威认为,虽然我们距离商用的核聚变还有较远的距离,但是NIF能实现增益“确实已经很了不起了”,将推动人类进一步接近解锁核聚变的“无限能源可能”。

这次实验的成功也让劳伦斯·利弗莫尔国家实验室、国家点火装置获得了更多的支持。2023年5月，美国能源部长Jennifer Granholm在劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的一次公开活动上特别提及了国家点火装置在2022年12月的成功试验，称其让“核聚变有望成为负担得起、丰富的、可靠的清洁能源”。更重要的是，Jennifer Granholm宣布为核聚变研究未来4年提供4500万美元的联邦资金。

要知道在此之前，国家点火装置由于延期、成本超支等问题，屡次在财务上被国会议员讽刺为“国家无法点火装置”。而核聚变研究得以延续，是因为美国需要在不进行爆炸实验的情况下推进核聚变方面的研究。

去年12月的成功已经为美国核聚变和国家点火装置续命，而现在连续重复实验，不仅会让美国投入更多资金在核聚变研究方面，更会让核聚变这个本就火爆异常的概念进一步地风靡。

商业化迫近？

然而尽管已经两次出现核聚变实现净能量输出，世界各地的核聚变初创企业口号喊得震天响，各个国家也都在谋划核聚变的应用。但我们距离核聚变走进日常生活，可能还有一段距离。

在核聚变研究领域，有一个流传多年的梗——“核聚变的突破，总是在下一个十年”。从1950年代可控核聚变作为民用技术开始研究，70多年的时间里核聚变总是被期待实现关键突破，为解决人类的终极能源问题而做出贡献。但却始终未能成行。

在没有恒星极端引力的情况下，通过核聚变反应堆在地球上重现“人造太阳”会带来诸多技术和工程挑战。其中最大的挑战是将等离子体中的离子温度保持在1亿摄氏度以上，将等离子体约束在一个磁场中并保持足够长的时间，以便发生反应并产生能量。

截至目前，实现并长时间维持核聚变反应仍是重大挑战。唯有开发出一种稳定可靠的核聚变发电方式，才能使之成为商业可行的能源。

2023年4月12日，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现温态高约束模式等离子体运行403秒，创造了新的纪录。此次EAST实验成功实现了稳态高约束模式等离子体运行403秒的新的世界纪录。这一突破有望对探索未来的聚变堆前沿物理问题产生重要意义，并提升核聚变能源经济性、可行性，加快实现聚变发电。

中国在核聚变应用研究方面起步并不算早，但已经进入世界领先水平。根据《日经新闻》数据，在核聚变专利排名中，中国排名第一，领先于排名第二、三、四的美国、英国和日本。

6月，科技部党组书记、部长王志刚带队赴合肥调研核聚变相关工作并就聚变能未来发展路径研究召开专题座谈会。

王志刚指出，核聚变能是人类未来终极能源，积极推进核聚变相关工作意义重大。当前国内正在探索的磁约束托卡马克氘氚聚变、Z箍缩聚变裂变混合堆、磁约束球型环氢硼聚变等几种技术路线，在研究基础、建设进展、研究难点、预期节点等方面存在差异，处于研究开发的不同阶段，各具优势。

王志刚强调，下一步要聚焦核聚变工程、技术和方法研究，加速核聚变能源化利用进程。同时，加强原创性引领性科技攻关，强化制度保障和政策引导，加强配套技术研究，谋求未来竞争优势，推动我国核聚变领域科技创新工作高质量发展。

文章来源： ​科技日报，核能号，能源杂志