喜春来-人类可控核聚变“净能量增益”实验获突破
（词林正韵）
文/冯志清（上海）
当地时间12月13日，美国能源部官员宣布，由美国政府资助的 加州劳伦斯·利弗莫尔 国家实验室，首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”，即聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量。据悉，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，产生的能量比投入的能量多153%以上。
美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆 在一份声明中称，这一突破是一项“里程碑式的成就”。这项成果预计将可能帮助人类在实现零碳排放能源的进程中迈出关键一步。
众所周知，核聚变反应是宇宙中的普遍现象，它是恒星（例如太阳）的能量来源。核聚变能也是全世界能源发展的前沿方向，被视为未来社会的“终极能源”。如果人类可以掌控这种能量，就能摆脱目前地球的能源与环境危机困扰。
此外，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室主任金·布迪尔（Kim Budil）表示，如果想将这一成果商业化，核聚变技术仍有“重大障碍”需要克服，可能还需要几十年的努力和投资。
所谓核聚变，是将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核（或粒子）的一种核反应形式。两个较轻的核在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量，两个轻核在发生聚变时因它们都带正电荷而彼此排斥，然而两个能量足够高的核迎面相遇，它们就能相当紧密地聚集在一起，以致核力能够克服库仑斥力而发生核反应，这个反应叫做核聚变。
太阳和许多恒星的内部温度高达千万摄氏度以上，每时每刻都在发生着剧烈的核聚变反应。太阳每秒放出的能量约为3.9×10^26焦耳，虽然到达地球表面的仅为太阳每秒释放能量的10亿分之一，但这也是巨大的能量，正是这个能量，才使得地球上的一切生命活动成为可能。
核聚变能也是全世界能源发展的前沿方向，核聚变能由于其燃料来自海水、效率是化石能源的千万倍、没有长期的核废料、没有碳排放等特点，因此被视为未来社会的“终极能源”。如果人类可以掌控这种能量，就能摆脱目前地球的能源与环境危机的困扰。
据专家介绍，可控核聚变所需要的原料是氢元素中的两个同位素氘和氚。氘可从海水中提取，氚可以由地球上储量非常丰富的锂生成。一立方公里海水所含的氘经过聚变反应产生的能量就相当于地球上所有石油储备产生的总能量。
但人类若想要在地球上成功实现受控热核聚变反应，从而获得巨大能量，就必须创造三个必要条件。一是极高的温度，以使氘氚燃料成为超过1亿摄氏度的热等离子体；二是极高的密度，以使氘氚原子核发生量子隧穿的概率变大，而且便于将聚变产生的阿尔法粒子能量留下来继续参与核聚变反应；三是等离子体在有限的空间里被约束足够长时间。
到目前为止，人类对受控核聚变的研究主要分为两类。一是磁约束核聚变，也就是用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内，使它受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出能量，典型的实验装置如中科院合肥物质科学研究院的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。二是激光核聚变，这是以高功率激光作为驱动器的惯性约束核聚变。
目前，世界上典型的可控核聚变实验装置，主要是我们中国的神光激光装置和美国的国家点火装置。这次，美国的国家点火装置实验获得重大突破——氘氚反应实验产生的能量达到多于驱动实验能量——“净能量增益”153%！
据息，耗资35亿美元的美国国家点火装置位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室，最初是为了通过模拟爆炸来测试核武器，后用于推进聚变能研究。占地面积有三个足球场大的NIF从2010年开始正式的点火实验， 美国用了10多年时间不断冲击点火目标，过程一波三折。
2014年，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家获得成果，但当时产生的能量非常小，相当于一个60 瓦的灯泡在5分钟内消耗的能量。2021年8月，NIF在一次聚变反应中产生了1.37兆焦耳的能量，约为那次激光能量的70%，是世界上最接近净能量增益的一次。
当地时间2022年12月5日上午1:03，劳伦斯利弗莫尔国家实验室使用192束强大的激光束击中了只有胡椒大小的氢同位素的固体目标。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%。
笔者认同，尽管此次核聚变反应中实现153%“净能量增益”，实验取得突破性成果，仅可供烧开约十壶水。其后续商业化的科技路程之远，之艰巨，各科技配套与资本投入尚不可预期。但，这一突破是一项“里程碑式的成就”。这项实验突破性成果，预计将可能帮助人类在实现零碳排放能源的进程中迈出关键一步。人类争取“绿色净能源长征”，由此真正起启步！为此，特赋《喜春来》为评为纪。
激光聚变氘氚控，
热核增能实验通。
科研探索不凡功。
循路踪，
继续远征中。
——2022年12月16日凌晨时事诗评
作者简介：
冯志清，男，中共党员，大学本科，在职工商管理硕士，高级政工师、经济师，化工企业多年公司党 委书 记、董事长，中华诗词学会会员。曾兼任：中国化工政研会常务理事、中国化工报社记协特约记者兼顾问、中国化学试剂工业协会第5～7届副理事长、上海市职工政研会理事兼特约研究员、中国化工文化艺术联合会常务理事、中国化工作家协会第1～3届副主席和1～4届理事、中国文学艺术联盟签约作家、上海诗社会员、《2019年中国诗歌大典》副主编、2020年《古韵新风》第一册常务副总编、上海诗社行政社长、新上海诗社副总编、天下诗词文学时事评论员。1983年起，有各种论文、报告文学、散文、诗词在中央、部、直辖市等媒体发表或收录。
