創(chuàng)造一個(gè)人造太陽(yáng)來(lái)產(chǎn)生巨大的、無(wú)窮無(wú)盡的清潔能源的想法已經(jīng)存在了幾十年，科學(xué)家們都想出了不同的方法。而在上海一個(gè)足球場(chǎng)大小的設(shè)施里，中國(guó)科學(xué)家正在向一對(duì)小小的金錐發(fā)射強(qiáng)大的激光束脈沖，試圖復(fù)制太陽(yáng)中心的核聚變過(guò)程。

1.中國(guó)實(shí)現(xiàn)20年前尖端激光技術(shù)，將提供無(wú)盡可持續(xù)能源

這些圓錐體只有鉛筆頭一樣小，兩端很窄，彼此面對(duì)，并發(fā)射出氫等離子體。當(dāng)兩股熱氣流在正確的時(shí)間和地點(diǎn)以正確的方式碰撞時(shí)，它們就會(huì)觸發(fā)聚變反應(yīng)，這一過(guò)程最終可能提供無(wú)盡的可持續(xù)能源。

去年夏天，中國(guó)科學(xué)院北京物理研究所的張哲和他的同事在上海的神光二號(hào)激光設(shè)備上開(kāi)始了他們前所未有的實(shí)驗(yàn)。該項(xiàng)目得到了政府10億元的支持，到目前為止，研究小組已經(jīng)進(jìn)行了三次測(cè)試，并計(jì)劃在下個(gè)月進(jìn)行另一次測(cè)試。

上海神光二號(hào)激光設(shè)施/圖源：SCMP

張哲在周二的電話采訪中說(shuō)：“我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的核聚變。在發(fā)電方面，錐狀物可以大批量生產(chǎn)，并像子彈一樣裝在機(jī)器里，機(jī)器可以像加特林槍一樣旋轉(zhuǎn)和射擊”。

今年8月，美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF）的研究人員實(shí)現(xiàn)了比以往任何時(shí)候都高出8倍的能量輸出，這一突破給包括中國(guó)在內(nèi)的其他國(guó)家的研究團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了希望，也增加了壓力。該實(shí)驗(yàn)使用地球上最大的一些激光發(fā)生器，將100多束極強(qiáng)的激光束對(duì)準(zhǔn)單個(gè)目標(biāo)，產(chǎn)生足夠的熱量使鏡子變形，但在重復(fù)射擊后也會(huì)降低精度。

而在中國(guó)，研究人員正在尋找一種更便宜、更簡(jiǎn)單的方法，用較弱的激光實(shí)現(xiàn)核聚變。其中一個(gè)成果是1997年由中國(guó)著名物理學(xué)家、上海交通大學(xué)前校長(zhǎng)張杰開(kāi)發(fā)的雙錐點(diǎn)火方案。

相對(duì)較弱的激光束在單個(gè)目標(biāo)上產(chǎn)生的等離子體不足以創(chuàng)造合適的聚變條件，但當(dāng)兩個(gè)等離子體流相互撞擊時(shí)，氣體的溫度、密度和壓力將顯著增加，使兩個(gè)原子聚變?yōu)橐粋€(gè)，并在聚變過(guò)程中釋放能量。

這個(gè)想法在紙上停留了20年，因?yàn)樗璧募舛思す饧夹g(shù)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。然而，中國(guó)科學(xué)家最近建造了一些世界上最強(qiáng)大的超快激光源，能夠在瞬間釋放相當(dāng)大的能量。正是這些新技術(shù)為中國(guó)去年在上海的試驗(yàn)鋪平了道路。

2.到2026年，中國(guó)新一代大型激光設(shè)施或?qū)⒔ǔ桑杀具h(yuǎn)低世界已有項(xiàng)目

張哲說(shuō)：“金錐在核聚變后會(huì)蒸發(fā)，但在未來(lái)的電廠運(yùn)行中，黃金的成本即使不可忽略，也將非常小，因?yàn)橐涣｜S金可以做成成千上萬(wàn)個(gè)錐?！?/strong>

在上海的實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)金色的圓錐花了幾百美元，而在NIF實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)目標(biāo)花了幾十萬(wàn)美元。張表示，我們正在一步一步地取得進(jìn)展。到2026年，中國(guó)將建成或接近建成新一代大型激光設(shè)施。它們將把這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)提升到一個(gè)全新的水平。

北京的一位核聚變科學(xué)家表示，與其他核聚變項(xiàng)目的投資相比，上海的研究預(yù)算很小。例如，世界上最大的聚變研究項(xiàng)目，法國(guó)南部的國(guó)際熱實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)，估計(jì)預(yù)算為450至650億美元。

托卡馬克技術(shù)的機(jī)器/圖源：法新社

ITER使用的是激光聚變(也稱(chēng)為慣性約束聚變)，而其最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手托卡馬克則是一種可以產(chǎn)生和捕獲帶有極強(qiáng)磁場(chǎng)的熱氣體的裝置，以便在內(nèi)部進(jìn)行聚變。相關(guān)研究人員表示，托卡馬克通常被認(rèn)為更適合大規(guī)模的電力生產(chǎn)，但最近在激光動(dòng)力實(shí)驗(yàn)方面的一些突破表明，雙錐計(jì)劃可能是一個(gè)強(qiáng)有力的候選方法。

他說(shuō)：“在現(xiàn)階段，很難預(yù)測(cè)哪一種方法或哪個(gè)國(guó)家會(huì)贏得這場(chǎng)比賽，未來(lái)有太多不確定性。但最終，不同的技術(shù)、不同的國(guó)家可能需要團(tuán)結(jié)一致，將聚變從夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)。”