最近，實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電的努力邁出了一大步。美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家點(diǎn)火裝置(NIF)宣布了一項(xiàng)前所未有的高核聚變產(chǎn)率實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。一束激光引發(fā)的反應(yīng)釋放出1.3兆焦耳的核聚變產(chǎn)生的能量具有核燃燒傳播的特征。

達(dá)到這一里程碑表明，核聚變實(shí)際上離實(shí)現(xiàn)發(fā)電有多近。最新的研究結(jié)果證明了技術(shù)進(jìn)步的速度之快，尤其是激光正以驚人的速度發(fā)展。

事實(shí)上，激光是自二戰(zhàn)結(jié)束以來(lái)最具影響力的技術(shù)發(fā)明之一。激光廣泛應(yīng)用于各種令人難以置信的應(yīng)用領(lǐng)域，包括機(jī)械加工、精密外科手術(shù)和消費(fèi)電子產(chǎn)品，是日常生活中必不可少的一部分。然而，很少有人知道，激光也預(yù)示著物理學(xué)中一個(gè)激動(dòng)人心的全新篇章:用正能量增益實(shí)現(xiàn)受控核聚變。

經(jīng)過(guò)60年的創(chuàng)新，激光現(xiàn)在正在幫助我們開(kāi)發(fā)清潔、密集和高效的燃料，而這反過(guò)來(lái)又需要通過(guò)大規(guī)模脫碳能源生產(chǎn)來(lái)幫助解決世界能源危機(jī)。激光脈沖的峰值功率每十年增加1000倍。

物理學(xué)家最近進(jìn)行了一項(xiàng)核聚變實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生了1500太瓦的電力。在很短的一段時(shí)間內(nèi)，它產(chǎn)生的能源是整個(gè)世界在某一特定時(shí)刻所消耗能源的4到5倍。換句話說(shuō)，我們已經(jīng)能夠生產(chǎn)大量的能源?，F(xiàn)在我們還需要產(chǎn)生大量的能量來(lái)抵消驅(qū)動(dòng)點(diǎn)燃激光所消耗的能量。

除了激光，在目標(biāo)方面也有相當(dāng)大的進(jìn)步。最近使用的納米結(jié)構(gòu)目標(biāo)可以更有效地吸收激光能量和燃料點(diǎn)火。這只是幾年的事情，但在這里，技術(shù)創(chuàng)新也在急劇上升，每年都有巨大的進(jìn)步。

面對(duì)這樣的進(jìn)步，你可能會(huì)想，是什么仍然阻礙我們將商業(yè)聚變變成現(xiàn)實(shí)。

目前仍存在兩個(gè)重大挑戰(zhàn):首先，我們需要將各部分整合在一起，創(chuàng)建一個(gè)完整的流程，滿足所有物理和技術(shù)經(jīng)濟(jì)需求。其次，我們需要私人和公共資源的可持續(xù)投資水平來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)?？偟膩?lái)說(shuō)，核聚變領(lǐng)域的資金嚴(yán)重不足?？紤]到核聚變的潛力，尤其是與其他能源技術(shù)相比，這令人震驚。

2020年，清潔能源領(lǐng)域的投資總額超過(guò)5000億美元。用于核聚變研究和開(kāi)發(fā)的資金只是其中的一小部分。已經(jīng)有無(wú)數(shù)杰出的科學(xué)家在這個(gè)領(lǐng)域工作，還有渴望進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的學(xué)生?？偟膩?lái)說(shuō)，研究人員和學(xué)生相信受控核聚變的力量和潛力。國(guó)家應(yīng)該為他們的工作提供財(cái)政支持，使這一愿景成為現(xiàn)實(shí)。

現(xiàn)在需要的是擴(kuò)大公共和私人投資，以公平對(duì)待眼前的機(jī)會(huì)。這類投資可能有較長(zhǎng)的時(shí)間跨度，但其最終影響是無(wú)法比擬的。有理由相信，在未來(lái)十年，凈能源收益是可以實(shí)現(xiàn)的;在早期原型的基礎(chǔ)上，商業(yè)化將在很短的時(shí)間內(nèi)完成。

但這樣的時(shí)間表在很大程度上取決于資金和資源的可獲得性。相當(dāng)多的投資被分配到可替代能源——風(fēng)能、太陽(yáng)能等——但聚變必須在全球能源等式中占有一席之地。在我們接近關(guān)鍵的突破時(shí)刻時(shí)尤其如此。

如果激光驅(qū)動(dòng)的核聚變得到完善和商業(yè)化，它有潛力成為首選的能源，取代許多現(xiàn)有的、不太理想的能源。這是因?yàn)?，如果核聚變處理得?dāng)，它所提供的能源在同等程度上都是清潔、安全、廉價(jià)的。聚變發(fā)電廠最終將取代大多數(shù)傳統(tǒng)發(fā)電廠和相關(guān)的大型能源基礎(chǔ)設(shè)施，這些設(shè)施目前仍占主導(dǎo)地位。將不再需要煤和天然氣。

正在進(jìn)行的核聚變過(guò)程優(yōu)化，將帶來(lái)更高的產(chǎn)量和更低的成本，保證能源生產(chǎn)的價(jià)格遠(yuǎn)低于目前的價(jià)格點(diǎn)。在極限狀態(tài)下，這相當(dāng)于一種無(wú)限能量的來(lái)源。有了無(wú)限的能量，那么就有了無(wú)限的可能性?？梢韵胂笸ㄟ^(guò)減少我們?cè)谶^(guò)去150年里排放到大氣中的二氧化碳來(lái)逆轉(zhuǎn)氣候變化。

在核聚變技術(shù)支持下的未來(lái)，可以利用能源淡化海水，創(chuàng)造無(wú)限的水資源，這將對(duì)干旱和沙漠地區(qū)產(chǎn)生巨大的影響?？偠灾司圩兡茏屔鐣?huì)變得更好，保持可持續(xù)和清潔，而不是依賴破壞性、骯臟的能源和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。