可控核聚变里程碑！美国四次点火成功，难道先机要让他们摘下了？

摘要：近日，Renate Christ在《Nature》上报道称，美国在可控核聚变领域取得了显著进展，成为全球第一个实现核聚变点火的国家。值得一提的是，位于美国加利福尼亚州的国家点火装置（NIF）最近成功进行了四次可控核聚变点火试验，创造了多个新纪录，这一突破很可能

近日，Renate Christ在《Nature》上报道称，美国在可控核聚变领域取得了显著进展，成为全球第一个实现核聚变点火的国家。值得一提的是，位于美国加利福尼亚州的国家点火装置（NIF）最近成功进行了四次可控核聚变点火试验，创造了多个新纪录，这一突破很可能将美国推进到可控核聚变技术的新阶段。

但即使是如今的美国，也并没有完全把握未来的核聚变进展，事实上，中国同样在核聚变技术上大力研发， 并且在国际热核聚变实验计划方面进行合作，这一合作推动了可控核聚变技术在中国的迅速发展，并取得了一系列重要进展。

如中国的超导托卡马克实验装置（EAST）在去年实现了连续放电1000秒，创造了世界纪录，而今年又实现了等离子体能量达到158亿焦耳，进一步推动了核聚变技术向商业化方向发展。

可以说，中国和美国双方在核聚变技术上已经展现出领先的国力，如果未来两国能够加强合作，共同推动核聚变技术的发展，那么不但可以加速技术突破， 还可以为全球能源安全和环境保护做出重要贡献。

首先，让我们来了解一下什么是可控核聚变？核聚变反应是将轻原子核在高温高压的环境下融合成重原子核的过程，比如氢原子核融合成氦原子核，释放的能量比核裂变反应所释放的能量还要多，核聚变反应的温度可以达到数千万度，压力也可以达到数十亿帕斯卡。

而目前在全球范围内，我们所生产的核能主要来自于核 裂变反应，裂变反应是指重原子核裂变成轻原子核的过程，这种反应产生的能量较小，而且有大量的放射性废料产出，安全性不如核聚变反应高，因此世界各国逐渐把目光转向了可控核聚变的研究上。

美国NIF实验室的四次点火试验成功，确实是该实验室近十年来的重要进展，这标志着NIF实验室在核聚变技术上取得了显著的突破，然而，有必要指出的是，虽然NIF实验室在点火实验上取得了显著进展，但其核心目标仍然是实现高能量输出和高系统效率，当前仍处于探索阶段。

一个是点火成功，另一个是能量的损失很大

确实如此，当前的实验室核聚变装置虽然在点火实验上取得了成功， 但是由于高能量损失的问题，导致能量输出不足，不能够实现自持聚变。根据最新的研究数据，目前的核聚变实验装置能量损失率在60%至95%之间，意味着有60%至95%的能量会被吸收或耗散掉，这对实现可控核聚变并利用其发电带来了一定的挑战。

高温等离子体所需的高温和高压环境无法维持，导致核聚变能量的释放率总是低于输入的能量，因此，目前的核聚变实验装置并未达到自持聚变的条件，尽管如此，NIF实验室仍然在探索可控核聚变的道路上取得了重要的进展。

在过去的十年里，NIF实验室一直致力于探索可控核聚变的道路，虽然在这个过程中也遇到了许多挑战和困难，但通过不断的实验和研究，NIF实验室逐渐总结出了一些宝贵的经验和教训。

1.高温等离子体的维持效率是关键

在NIF实验室的实验中，NIF研究人员发现高温等离子体的维持效率对于可控核聚变的成功至关重要。要实现可控核聚变，必须能够在高温和高压的环境下维持等离子体的稳定状态， 这需要不断地对等离子体进行加热、加压和稳定控制，以确保核聚变反应能够持续进行。

2.反应腔设计要舒适

对于核聚变反应腔的设计要合理，这样才能够降低各种因素对磁场的影响，导致核聚变反应的产生率更高，在设计反应腔的时候，要考虑到反应腔和高温等离子体之间的结构，尽量减少高温等离子体的热量损失，从而提高核聚反应的效率。

3.探索新材料

在NIF实验室的探索过程中，研究人员不断探索各种新材料，以提高核聚变设备的耐用性和效率，这些新材料具有更高的抗高温高压能力和更好的导电性能，能够更好地支持核聚变反应的进行， 比如利用超导材料替代通常的金属材料，就能够大幅度地提高核聚变设备的效率。

不过对于目前的核聚变研究而言，探寻新材料的研究往往需要十几年乃至几十年的时间，所以不管是NIF实验室还是中国的核聚研究所，都需要在这方面进行长期的投入与关注。

四、美国在核聚变领域取得的进展给我们带来了哪些思考？

(思考一)如果核聚变技术成功了，会不会带来全球经济模式的剧变？

在当今世界，能源已成为各国经济发展的重要支柱，而核聚变技术作为一种清洁、安全、可持续的能源来源，备受关注。一旦核聚变技术成功应用， 将极大地降低能源的生产成本，甚至可能导致全球能源价格的大幅下降，从而对全球经济产生深远的影响，这意味着国家与国家之间的经济关系也将发生重大变化，传统的能源产业也将面临巨大的挑战与机遇。