摘要：2025年8月14日，美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置（NIF）里，192束高能激光同时聚焦在一个比米粒还小的氘-氚燃料靶丸上。当激光能量脉冲消散，仪表盘上跳出的数字让全场科研人员沸腾——3.15兆焦耳（MJ）。这个数字不仅打破了2022年2.5

2025年8月14日，美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置（NIF）里，192束高能激光同时聚焦在一个比米粒还小的氘-氚燃料靶丸上。当激光能量脉冲消散，仪表盘上跳出的数字让全场科研人员沸腾——3.15兆焦耳（MJ）。这个数字不仅打破了2022年2.5兆焦耳的纪录，更标志着人类在“人造太阳”的探索中，踩下了关键的加速踏板。

一、192束激光“轰出”3.15兆焦耳，惯性约束聚变如何复刻太阳能量？

要理解这次突破的意义，得先搞懂NIF用的“惯性约束聚变（ICF）”技术——简单说，就是用激光当“锤子”，把燃料靶丸“砸”到聚变反应的临界点，复刻太阳核心的能量产生过程。

实验的核心步骤堪称“毫米级的精准操作”：研究人员先制作一个直径约2毫米的空心塑料靶丸，内部填充氘（氢的同位素，海水中大量存在）和氚（氢的另一种同位素，可通过锂制备）的混合气体。接着，192束高能激光从不同方向射向靶丸，这些激光的总能量达到2.05兆焦耳，相当于瞬间点燃3000个闪电的能量。

在激光的轰击下，靶丸外壳会在万分之一秒内剧烈膨胀并向外喷射，根据牛顿第三定律，外壳的喷射会产生一个向内的反作用力，将靶丸核心的燃料压缩到铅密度的100倍以上，同时温度飙升至1.5亿摄氏度——这个温度是太阳核心温度的10倍。在极端高温高压下，氘核和氚核会突破静电斥力，融合成氦核并释放出中子，同时释放出巨大的能量。

这次实验中，聚变反应释放的能量达到3.15兆焦耳，比输入的激光能量多了1.1兆焦耳，能量净增益超过50%。别小看这个数字，要知道在2022年之前，人类的聚变实验大多是“入不敷出”，2022年NIF首次实现“能量盈亏平衡”就已震惊世界，而这次50%的净增益，相当于证明了“聚变产电”从理论可行，向实际可控又迈近了一大步。

二、突破背后的意义：为什么说核聚变是“终极清洁能源”？

可能有人会问：人类已经有了核裂变发电（比如核电站），为什么还要花几十年研究核聚变？答案很简单——核聚变是目前已知的“最理想清洁能源”，没有之一。

首先，它几乎没有污染。核裂变发电会产生长寿命的放射性废料，比如铀-235裂变后产生的钚-239，半衰期长达2.4万年，处理这些废料需要极高的成本和安全措施；而核聚变的燃料是氘和氚，反应产物是氦（惰性气体，对环境无害）和中子，中子虽然有放射性，但半衰期极短，几个月后就会衰减到安全水平，不会产生长期污染。

其次，燃料几乎取之不尽。氘可以从海水中提取，每升海水中的氘聚变产生的能量，相当于300升汽油的能量；而氚可以通过锂（地壳中储量丰富，我国青海、江西等地有大量锂矿）与中子反应制备。按照目前人类的能源消耗水平，海水中的氘足够支撑人类使用上亿年，完全不用担心“燃料枯竭”的问题。

更重要的是，它足够安全。核裂变反应堆如果失控，可能会发生类似切尔诺贝利、福岛的核泄漏事故；但核聚变反应有“天然的安全开关”——一旦反应条件（高温高压）被破坏，聚变会立即停止，不会出现“链式反应失控”的情况。

这次NIF的突破，正是让这种“终极清洁能源”的落地有了更具体的时间表。劳伦斯利弗莫尔国家实验室的负责人在发布会上直言：“3.15兆焦耳不是一个孤立的数字，它证明我们的技术路线是对的，接下来要做的就是把‘单次实验’变成‘持续稳定的能量输出’。”

三、从实验室到千家万户：核聚变发电还需闯过哪几关？

不过，兴奋之余我们也要清醒——3.15兆焦耳的突破，距离“核聚变电厂给家里供电”还有很长的路要走。目前NIF的实验，本质上还是“单次脉冲式”的，就像“打一枪换一个地方”，而真正的聚变电厂需要“持续稳定的能量输出”，这中间还有三道关键难关要闯。

第一关是“规模化与连续性”。NIF的实验每次只能处理一个靶丸，产生一次聚变反应，反应时间只有几纳秒（1纳秒=10的-9次方秒）；要实现发电，需要每分钟处理数十个甚至上百个靶丸，持续产生聚变反应，同时要保证每个靶丸的压缩精度和激光能量的稳定性。目前NIF的靶丸制备成本极高，一个靶丸就要上万美元，而且无法批量生产，这显然不适合商业化。

第二关是“能量捕获效率”。这次实验虽然产生了3.15兆焦耳的能量，但这些能量以中子、X射线等形式释放，目前NIF还没有配套的“能量捕获系统”——也就是说，就算产生了能量，也没法把它转化成电能。未来的聚变电厂需要设计高效的“能量转换器”，比如用中子加热液态金属，再通过蒸汽轮机发电，这个过程的效率直接决定了聚变发电的成本。

第三关是“成本控制”。NIF本身是一个耗资35亿美元建成的大型科研装置，192束激光的维护成本、靶丸的制备成本、实验的运行成本都极高。按照目前的技术水平，就算实现了持续聚变，每度电的成本可能是传统火电的几十倍，根本无法和光伏、风电竞争。要让核聚变发电商业化，必须把设备成本、燃料成本、运行成本降到可接受的范围，这需要材料科学、精密制造、控制系统等多领域的协同突破。

不过，这些难关并非无法攻克。目前全球已有多个大型聚变项目在推进：法国的ITER（国际热核聚变实验堆）采用的是“磁约束聚变”技术（和NIF的惯性约束不同，用磁场约束等离子体），预计2035年实现持续聚变；美国的私营企业英联邦聚变系统（CFS）则开发了更高强度的超导磁体，计划在2030年前建成小型聚变电厂；我国的“人造太阳”EAST装置也多次实现1亿摄氏度以上的等离子体运行，为聚变研究提供了重要数据。

四、不止于发电：核聚变可能改写人类能源格局

或许有人会问：既然核聚变这么难，我们为什么还要坚持？因为它的潜力远不止“发更多的电”，而是可能从根本上改写人类的能源格局。

对于应对气候变化来说，核聚变是“终极解决方案”之一。目前全球能源转型的核心是用清洁能源替代化石能源，但光伏、风电受天气影响大，需要储能技术配套；而核聚变可以提供“基载电力”——24小时不间断发电，而且不产生温室气体，能完美填补光伏、风电的缺口，帮助全球实现“碳中和”目标。

对于未来的能源应用来说，核聚变的潜力更是无限。比如在太空探索中，聚变反应堆可以为星际飞船提供持续的动力，让人类的探测器飞得更远；在极端环境下，比如极地、深海，聚变发电站可以为科研站、资源开采基地提供稳定的能源；甚至在未来的城市规划中，小型化的聚变反应堆可以为整个社区供电，彻底摆脱对电网的依赖。

这次NIF的3.15兆焦耳突破，虽然只是“万里长征中的一步”，但它给了全球科研人员和企业信心——核聚变不是遥不可及的“科幻概念”，而是正在一步步变成现实的“科技突破”。正如美国能源部部长在评论这次突破时所说：“50年前，人类第一次登上月球；今天，我们在地球上‘点燃’了迷你太阳。每一个里程碑式的突破，都在为人类的未来铺路。”

结语：从“人造太阳”到“能源自由”，我们还需要多久？

有人说，核聚变永远是“30年后实现”的技术——这句话从几十年前传到现在，似乎成了一个调侃。但这次NIF的突破告诉我们，这个“30年”正在不断缩短。

按照目前的技术进展，2030年代可能会出现小型化的聚变实验电厂，2040年代可能实现初步商业化，2050年代或许能大规模推广。对于普通人来说，我们或许在有生之年能看到“家里的电来自核聚变”的场景。

当然，这需要全球科学家、工程师、企业的共同努力，也需要更多国家在政策和资金上的支持。但无论如何，3.15兆焦耳的数字已经刻在了核聚变研究的历史上，它证明人类有能力复刻太阳的能量，也有能力用科技解决自身面临的能源挑战。

未来已来，只是尚未普及。而核聚变，或许就是那个能带领人类走向“能源自由”的关键钥匙。

来源：科学探测人